任何光在任何情况下光速都是不变的吗?

kuaidi.ping-jia.net  作者:佚名   更新日期:2024-07-25
谁能够解释下为什么光速在任何参照系中都是不变的?


光速的确是一种恒速。目前来说,不论我们以任何参照系来观察光速的变化,在任何条件下让光移动,它的速度,都是恒定不变的。我们都知道,自从上世纪物理学家爱因斯坦和他相对论体系横空出世;
全人类就第一次认识到了光速这种神秘能量究竟有多么的神奇。光速,不仅能让我们遨游整个宇宙,探索太阳系,银河系之外的浩瀚太空;甚至,即便是“星际穿越”,“空间穿梭”,在光速迁跃飞船面前,都不再是天方夜谭了。

而光速最让人不可思议的一个特性,就是它“永恒不变”的基础属性。按照常理来说,任何速度都应该是相对的,宇宙中并不存在上限速度;而且,速度也会随着环境的不断变化而变换。因此,很多人都设想着;
给光速来一个“加速度”,从而实现人类的超光速实验。比如说,在光速飞船上扔一个石头,这个石头,经过了我们对其作出的加速运动之后,是不是就超光速了呢?答案依然是否定的。

光速恒定不变,是狭义相对论之所以能成立的一个理论基础,而且,不被任何外力改变。换而言之,“加速度”的叠加效应,在光速身上并不存在;我们用什么参照系,把光子放置到任何极端情况之下;
它的运动速度,还是保持在三十万公里每秒,也就是常规意义上的光速水平。这点,决定了三维宇宙内的“科技上限”。

换而言之,我们有朝一日,假如真的想突破三维壁垒,见识到四维宇宙和其他多元宇宙到底是以怎样的方式存在着的话,那么,还真得用“超光速”来实现。目前NASA的“曲率引擎”,就是寄希望于压缩空间;
所带来的超光速迁跃运动。

理论上在真空中任何光的光速都是不变的,都等于30万公里/秒。
如果传播介质不一样,光速就会改变。例如在水中光速就会变慢,与在真空中的传播速度是不一样的。在空气中,如果大气密度改变,光速也会发生微小的变化。

当然不是这样光速在不同的传播介质中是会有不同的。推导出相对论的所谓光速不变是指光在真空中的传播速度,以及相对于不同的惯性参照系

你所认为的光速,不一定是恒定的?



在光不能透射的介质中,光速就没了。

光只有在性质稳定的同一种介质中传播时,相对于传播介质的传播速度不变。其它情况就很难保证不变,包括在太空传播时也一样。下面就这种观点进行一下探讨。
光是波的一种,用波动理论诠释光速最合理,也最可靠。也就是说,光速问题实际就是波速问题,可以使用波速的确定方法确定光速。下面我们不妨就先研讨一下波速的确定方法。
波速确定方法与实物粒子运行速度的确定方法有所不同,波具有以下两大传播规律:
(1).波在传播介质中的传播速度是由传播介质的性质决定的,波在性质稳定的传播介质中的传播速度是固定的。
(2). 波源在传播介质中的移动不会影响波在传播介质中的传播速度。在确定波速时,波源在传播介质中的移动速度并不能参与波速的合成。既然是这样,波的传播介质就是波速的第一参照物。
根据波的以上两大传播规律,可归纳出以下的波速确定方法:
(1).首先确定波在传播介质中的传播速度。
(2).再确定波的传播介质相对于参照物的移动速度。
(3).然后把两个速度合成,就是波相对于该参照物的传播速度。
(4).波传播过程中,若波到达区域的传播介质性质出现了改变,则波的传播速度也会跟着改变。
总结:波速是由传播介质的性质与传播介质相对于参照物的运动状态两大因素决定的。
传播介质是波速的第一参照物,要想知道波相对于其它参照物的运行速度,就必须首先知道波的传播介质是什么。因此,确定光的传播介质是解决光速问题的关键。今天,光相对于各参照物的传播速度无法确定的问题,正是光不需要传播介质这个错误理论造成的。也正是在这种无法确定光速的情况下,才出现了不切实际的光速不变的假设。
波的形成与传播需要两个基本条件:波源和介质。波源是产生振动的物体,而介质则是振动能量传播所需的物质,这两个条件缺一不可。没有波源就无法产生振动,而没有介质则无法传播振动。而介质的震动只是在一平衡点进行,介质并不会随波的传播而移动。因此,必须有连续的传播介质波才可以传播下去。光波的传播也应如此,否则它就不属于波,也不会表现出各种各样的波的特性。那么又该如何确定光的传播介质是何种物质呢?其实方法很简单,既然波是靠介质的有序震动进行传播的,根据波的这个传播特点,就可归纳出确定波传播介质的方法,即:波传播时,在传播地点做有序震动的物质,就是波的传播介质。那么光传播时,是那种物质在做有序振动呢?是电磁场。因为光传播时,光波中电磁场的强度,进行着周期性的大小变换。电磁场强度的这种大小变换,实际就是电磁场在振动,变换中的电磁场的最大强度,正是电磁波的振幅。所以说,电磁场就是电磁波的传播介质。由于磁场是电场的另一种表现形式,也可认为:光的传播介质是电场。
人们之所以会认为光传播无需传播介质,是因为宇宙中一些星球发出的光可以穿过浩瀚的太空到达地球,人们一直认为浩瀚的太空是真空的,光既然可以在浩瀚的太空中传播,于是便有人认为光传播不需要传播介质。电场是由组成物质的带电粒子发出,并可以向远处无限的延伸。由于宇宙中存在有数以万亿计的星球,这些星球大都是由带电粒子组成,所以它们会在太空中形成各自的电场,这些电场才是光可以在浩瀚太空中传播的原因。
使用光的传播介质电场,还可以很容易的解释迈克尔逊-莫雷实验。迈克尔逊-莫雷实验测得,在地球附近空间中,光在各处及各个方向上的传播速度是相同的。为什么会有这样的结果呢?有以下两个方面的原因:
(1).由于其它星球距离地球太遥远,它们在地球附近形成的电场与地球自身形成的电场相比可以忽略,地球附近空间中的电场主要由地球自身形成。因此,地球附近空间中的电场与地球是成为一体的,没有相对运动。
(2).传播介质的性质决定着波在该传播介质中的传播速度。在地球附近空间这个特定区域里,电场的性质处处都基本相同,因此在这里测得的光速也都基本相同,为每秒约30万公里。
正是基于以上两点,才造成在地球附近空间中测量到的光速,在各处及各个方向上都基本相同。
基于上面的两点还可以明白:来自太阳或其它星球的光,它们在太空中传播时,不管其相对于地球的传播速度是多少,当它们到达地球附近后,其相对于地球的传播速度都会变的相同,为每秒约30万公里。正是各星球照射到地球上的光速相同,造成一些人认为光相对于各星球的传播速度都一样,便得出了不切实际的光速不变理论。在科学研究中,不能根据事物的表面现象下结论,要学会透过现象看本质。另外,太空中的光速也不是一成不变的,因为太空中的电场,是由宇宙中数以万亿计的运动着的星球共同形成,当空间位置改变时,电场的强度与运动状态可能也会改变。电场的强弱变化以及电场的运动,都会影响光的传播速度,所以光在太空中并不会一直以恒定的速度传播。测量得到的每秒30万公里的光速,实际上是在地球附近空间这个特定区域中的光速。
有了光速第一参照物的传播介质电场,还可以很容易的确定光在地球附近空间中传播时,其相对于各类参照物的传播速度。下面就通过一事例来诠释一下此类情况。
在地球附近的空间中,光的传播介质电场与地球没有相对运动,也即是,在这个区域里光的传播介质相对于地面是静止的。
假设光在地球附近空间中的传播速度是C。则一个停在轨道上的火车,其前车灯发出的光,相对于轨道的传播速度就是C。由于火车没有运动,则火车相对于光的传播介质的运行速度是0,所以此时该光相对于火车的传播速度也是C。若该火车以速度V向前行驶,请问火车此时前车灯发出的光,相对于轨道与火车的传播速度又各是多少呢?
由于光源的移动不会影响光在传播介质中的传播速度,则行驶的火车前车灯发出的光,相对于轨道的传播速度仍是C,而不是C+V。
这里要明白,波速的确定方法与实体物质运行速度的确定方法有所不同。在运行的火车上,若有人在车厢内沿火车运动方向向前行走,则该人相对于轨道的移动速度就是车速与人行走速度之和。但波速的确定方法却不同,波速是由传播介质的性质与传播介质的运动状态两者决定,与波源的运动状态无关,所以不能简单相加,需按照前面归纳的波速确定方法计算。
由于行驶的火车相对于光的传播介质的运行速度不再是0,而是V,且火车行驶方向与光传播方向一致,则此时该光相对于火车的传播速度不再是C,而变为C-V。这里要注意,光虽说是由火车发出的,但其相对于移动的火车的传播速度并不是C。
火车行驶时,其前车灯发出的光,相对于轨道与火车的传播速度不再相同,由此说明光速不变原理是错误的。
大道至简,光速的确定方法与其它波并没有什么不同。光不能在无传播介质的空间中传播,也不存在光速不变原理。

  • 光速不变原理有没有一个适用的范围?只要在同一介质内,光速永远不变吗...
    答:1、根据“光速不变原理”在狭义相对论中的解释,无论在何种惯性参考系中观察,光在真空中的传播速度都是一个常数,不随光源和观察者所在参考系的相对运动而改变。所以,光速不变原理的适用范围是:惯性参考系和真空中。解释:在非惯性系(比如有加速度的参考系)中,光速是会发生改变的,按照广义相对...
  • 光速不变是什么原因,是自然本质,还是巧合呢?
    答:‍准确的说光速是可以改变的,光速也是可以控制的,在不同的媒介中,光的传播速度是不同的。光速不变说的是,在不同的参照物情况下光的速度都不会发生变化。这是自然的本质。这应该从现代科学之父伽利略开始。伽利略早就发现了伽利略的相对论原理。一般来说,物体的静止和运动都是相对于某一...
  • 为什么从任何角度去测定光速,光速都是不变的
    答:这是光速的特性,不仅是角度。相对于任意的参考系,光速都是不变的。意味着,当你跑步的时候,你会看见汽车变慢。但是,不管你是站立还是跑步,哪怕是跑得飞快,光速相对于你是一样快的。
  • 光速不变原理
    答:光速不变原理:真空中的光速对任何观察者来说都是相同的。光速不变原理,在狭义相对论中,指的是无论在何种惯性系(惯性参照系)中观察,光在真空中的传播速度都是一个常数,不随光源和观察者所在参考系的相对运动而改变。这个数值是299,792,458 米/秒。光速不变第四解为质速解,此解从质速关系...
  • 光速是绝对的吗?为什么?
    答:光的传播速度大约是每秒钟30万公里,这里指的是光在真空中的传播速度,这个速度是恒定不变的。在任何静止的参考系中观测真空中的任何光速都是30万公里每秒。而在运动的参考系中观测光束则不然,假如你与某道光线存在相对运动,这个时候你测量这道光线的速度可能就不是30万公里每秒了,虽然光线的本身速度...
  • 光速真的是不变的吗?
    答:这个不好说,不过在平滑宇宙中(不考虑引力),现在已经观察到的现象都符合狭义相对论 人不可以去未来,因为物资在光的速度下不可能变慢,也不可能出现光的弯曲!质量也不可能变大,相反质量可能变小.同样也不可能去过去,因为没有时空之间的差.如果光是极限速度的话,那么这一切都可以改变,为了克服矛盾,光...
  • 谁能够解释下为什么光速在任何参照系中都是不变的?
    答:任何物体的速度都是光速c,那么,如果如果一个物体速度小,则它的时间速度就相应大;反之则相反。比如一架以1/2 c允许的飞船,以它为参照系,光运动同样的距离,所用的时间是“一样”的,因为参照系不同,时间的流速就不同。因此,光的速度 = 同样的距离/同样的时间,因此光速不变。
  • 光速是恒定的,为什么它可以恒定一直不变?
    答:我们所认识的速度其实都是一个相对速度,比如我们坐在火车上,看到外面的风景会觉得自己是运动的,但是如果比较火车的话,我们自己又是静止的,这就是一个相对速度,但是对于光这个定律就不存在了,不管如何光速就是整个宇宙最快而稳定的速度,没有任何参照物,就好像一个天生的属性意义,是被定义好的,...
  • 光速不变原理:不同恒星发出来的光的速度是相同, 这个结论是通过什么实验...
    答:迈克尔逊太阳光实验为何可以证实光速不变原理,证实的只是运动中的太阳光,并不是由静止光源加速到光速的光,即运动中的光速是不变的,不能说是光在任何时候的速度都是不变的。【1849年,法国物理学家A.H.L.菲佐用旋转齿轮法首次在地面实验室中成功地进行了光速测量,最早的结果为c=315000千米/秒。1...
  • 光为什么在任何参照系中速度总是不变的?
    答:《系统分析恒星光行差》中已经详细论证了“光速不变”,所以不再重复。恒星都是一个一个的小圆点,证明:任意一个恒星的所有的光线的光速都相同,即没有不同光速的光线。因为没有任何光速‘变化’的现象,所以只有采用‘反证法’。设:某恒星发来两种光速的光线;光速为c的光线,用c表示;光速为C的...