「光速不變」的真正原因是什麼?其實很簡單!

2020-12-05 騰訊網

如果我告訴你「光速不變原理」是一種假設，你信嗎？

別不信，還真是假設！

首先說明一點，這裡的「光速不變」並不是指光速在真空中的傳播速度為30萬公裡每秒，而是指相對於任何慣性參考系，光速始終都是30萬公裡每秒！

說白了，無論你是什麼運動狀態，無論發出光的光源是什麼運動狀態，光速都不變。比如說假如你能光速飛行離我二去，靜止的我看到你身上發出的光速仍舊是光速，而不是2倍光速！

但是在愛因斯坦的狹義相對論之前，牛頓的經典力學告訴我們確實是2倍光速，不過如果是這樣，又違反了麥克斯韋關於電磁波的描述，它指出電磁波始終是運動的！

當時很多人都百思不得其解，愛因斯坦同樣如此。

而光也是一種電磁波，而波的傳播需要介質（當時的觀點），「以太」的概念便出現了。但之後麥可遜-！莫雷的實驗證明光速始終穩定在一個固定值。

很多科學家試圖用各種方法證明實驗的錯誤，不過愛因斯坦的想法不同尋常。萬事萬物需要簡易性（奧卡姆剃刀原理）讓愛因斯坦聯想到，既然沒有任何實驗證明「以太」的存在，我們幹嘛非要證明麥可遜實驗的錯誤呢？

用一種最簡易的方式，愛因斯坦認為，之所以無法證明「以太」的存在，是因為以太根本就不存在！光的傳播不需要任何介質！

但是如果不需要介質也能傳播，麥克斯韋方程組告訴我們光速是30萬公裡每秒，如果沒有參照系作為標準，這個速度是怎麼來的呢？

愛因斯坦告訴我們，光速不需要任何參照系，相對任何物體光速都是不變的，都是光速！

正是基於光速不變，才會有愛因斯坦偉大的狹義相對論中關於時間和空間的變化！因為光速不變，必然有其他東西發生變化，它們就是時間和空間，時間和空間是相對的！

所以說，光速不變原理是一種假設，你也可以認為是公理，公理不需要證明，它可以推導出其他定律，比如狹義相對論！

就好比「兩點之間直線最短」這個公理，不需要證明，你扔一根骨頭，狗都知道沿著直線去追骨頭，這就是最好的證明！

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相關焦點

  • 光速不變的真正原因是什麼?
    光相對於觀察者的速率恆定不變，這是一種自然現象。然而人們並不知道這種自然現象的本質究竟是什麼。
  • 為什麼光速無法被超越?根本原因是光速不變原理哦!
    光速無法被超越的根本原因是光速不變原理，而至於為什麼光速會有不變性，目前還不清楚。麥克斯韋先是從電磁場方程組中推導出光速不隨參照系的變化而變化，此後麥可遜和莫雷所做的光幹涉實驗證實了這一現象，再後來愛因斯坦把這種現象總結為光速不變原理，並由此創立狹義相對論，最後推導出任何東西都無法超光速。但遺憾的是，我們現在還不知道光速不變原理背後隱藏著什麼深刻的原因。
  • 「光速不變」是什麼意思,是什麼限制了超光速現象?
    其實，速度的極限並不是光速，而現在，我們已經發現了宇宙中確實存在超光速現象：宇宙膨脹的速度，量子糾纏效應等。那麼，但為什麼這些現象沒有和相對論產生矛盾呢？狹義相對論到底限制的是什麼？狹義相對論的兩大基本假設。首先了解一下光速是怎麼來的。
  • 光速的本質是什麼,光速為什麼不變?
    導讀：光速的本質是什麼？光速為什麼是光速？光速為什麼是不變的？光速不變！
  • 關於光速不變的澄清
    當今的物理學領域對愛因斯坦的狹義與廣義相對論的推崇，可能是基於兩個原因:一個是構成理論的前提與條件相對簡單與樸素。其次就是愛因斯坦為我們構建了一種新的自然觀與宇宙觀。國內的一些反相者，大多數是從相對論的邏輯方面尋找破綻。這樣的做法其實毫無意義。
  • 光速不變原理的產生背景
    我相信你敢肯定的說是110米每秒，這麼簡單的問題小學生都會。沒錯，確實是110米每秒，地面上觀測到人的速度就是火車的速度+人在火車上行走的速度。而且，不光是人在裡面行走，似乎不論什麼東西，你在火車了仍飛鏢也好，打槍也好，都會滿足這種簡單的加法，也就是說地面上的人觀察到的速度一定是火車的速度加上火車裡面東西的速度。在現實中，這個觀點得到了很好的驗證，因此所有科學家及世人都認為伽利略相對論是個真理。
  • 光速不變的本質是什麼?是光速靜止了時間還是壓縮了空間?
    因此狹義相對論的光速不變原理本身就是一個公設，是愛因斯坦大膽把它提升為一個原理，並和相對性原理結合創立了狹義相對論，狹義相對論非常圓滿地解釋和解決了當時的所有相關問題，並經受了無數次實踐的檢驗。從這些角度講，狹義相對論就是一個正確的科學理論，光速不變就是一個原理。
  • 哲學與科學的對決——破解「光速不變」
    就是說，光速是物質現象的一種，其實也是相對的，《相對論》僅僅是一種現象規律、相對真理，需要發展。這一點，愛因斯坦也承認，稱之為「規律決不會是精確的，因為我們是藉助於概念來表達規律的，而即使概念會發展，在將來仍然會被證明是不充分的」。
  • 光速不變的原因是什麼?是自然的本質還是巧合?
    在人們不了解光的本質是什麼的時候，人們並不清楚光的速度到底是多少，因此光的速度一直被認為是無窮大的。隨著時間的推移，科學家發現光速的確很大，但是並不是無窮的，它大到是有一個具體的值。可是後來的麥克斯韋方程組的第四個方程卻推導出了光速是恆定不變得值，這裡就出現與牛頓的理論出現了矛盾，因為物體的速度取決於所選取的參考系，那麼這就存在著兩個光速與任何一個速度疊加後的速度到底是多大呢？起初科學家認為麥克斯韋的方程一定有錯誤，偉大的牛爵爺雖然不在人世，但是「餘威」尚存。
  • 愛因斯坦發現了光速不變原理?其實在他之前早已有人證明!
    在大家的印象中光速不變的原理是隨著愛因斯坦1905年狹義相對論發表時，同時提出的兩條基本假設狹義相對性原理：一切物理定律在所有慣性系中均有效光速不變原理：光在真空中的速度c是一個常數，與光源的運動狀態無關。
  • 關於光速不變
    「任意慣性系測得光速不變」，這個描述是沒有問題的，但是，如果因此想像為：「光速相對任意慣性系恆定為光速常數C」，則是錯的。這個不能證明光速相對任意參考系速度不變，因為光行差說明速度矢量改變了方向，速度矢量改變了方向意味著速度已經改變。但是可以證明光速相對某個背景（或光的傳播媒介）是恆定值C。2) 恆星都是一個一個的小圓點。3) 恆星都靜止。這兩項其實也不能成為證據，但是也能證明不同光源不同頻率的光有著相同的傳播背景，沒有出現不同傳播速度的光。與慣性系無關。
  • 愛因斯坦為什麼會提出「光速不變原理」
    而愛因斯坦創立狹義相對論也用到了兩條假設： 相對理性原理（也可以叫做伽利略變換） 光速不變原理 而其中最大的突破其實來自於後面這一條「光速不變原理」，那愛因斯坦為何會提出這條假設呢？
  • 再論廣義光速不變原理
    再論廣義光速不變原理      之前發過兩篇推文思考廣義光速不變原理，今天再來談一談
  • 愛因斯坦為什麼會提出「光速不變理論」?
    只要是一束光，那麼不管它相對於什麼慣性參考系，它的傳播速度都是一樣的。在愛因斯坦的相關理論中，「光速不變」可以說是我們最難接受的一個概念了，但就這個與常識相悖的理論，卻偏偏成為了現代物理學的公理。那麼這條公理到底是怎麼來的呢？
  • 為什麼愛因斯坦會提出「光速不變原理」?
    而「光速不變原理」則是愛因斯坦的原創。其實，愛因斯坦創立相對論是有點復古的。為什麼這麼說呢？如果我們回想一下初高中學過的平面幾何證明，就會發現，相對論和這個平面幾何很類似。平面幾何也被我們稱為歐幾裡得幾何學。
  • 光速不變原理是如何被提出來的?又代表什麼意思呢?
    光速不變原理是愛因斯坦在1905年提出的狹義相對論中的兩條基本假設之一，它是相對論的框架基礎，如果光速不變發生變化的話，那對於現如今的物理大廈將是毀滅性的，不過，這樣的情況不會發生。是愛因斯坦提出的光速不變原理嗎？
  • 光速不變原理是怎麼被發現的?
    光速不變原理實際上是愛因斯坦相對論的基礎，相對論是建立在兩條基本假設至上的科學理論，這兩條基本假設，其中之一是光速不變原理，另外一個就是相對性原理。相對性原理實際上就是我們初高中所學的參考系的一些相關知識，在這裡就不贅述了。
  • 【相對論介紹四】光速不變原理講的是什麼?
    光速不變原理講的是什麼？
  • 光速並不是宇宙中最快的速度,光速不變原理的限定是什麼?
    現在人們都知道光速不變原理，都知道不管在任何情況下測定光速，它都是恆定不變的。但是在麥可遜-莫雷實驗之前卻並不是這樣認為的。那時的物理學家們普遍都認為光是在一種名為「以太」的介質中傳播的，還曾費盡心思地去尋找以太在宇宙中存在的證據，但是都無功而返了。
  • 【微視頻】光速不變原理
    光速不變原理