关于光速不变的问题

kuaidi.ping-jia.net  作者:佚名   更新日期:2024-07-25
关于光速不变原理

光速不变原理是相对论的基础,不过相对论里没有通俗易懂的解释,搞的很玄乎一样,其实实际上光速的相对速度也会变,光速也可以超越。我给你举个例子,你应该可以看明白。

设一个星球A距离我们1光年,有架飞船从地球出发开往星球A。飞船的速度远大于光速,5秒钟就到达星球A了,但是飞船到达星球A的画面还要再经过1年才可以传到地球上,就是说地球上的人还是要过1年零5秒钟才可以看到飞船到达星球A的情景,所以即便是实际速度远大于光速,我们测量出来的速度还是小于光速的。根本原因就是我们是依靠光的传播来测量速度的,当然不可能超越光速。

回到你举的例子同样是这个道理,其实际速度已经是1.9C,但你看起来还是C,关键问题就是你是“看”出来的速度,“看”就必须借助光的传播,借助光的传播怎么可能超越光速呢?

光速可变吗?这是个古老的话题。不管如何争论,答案只有一个,不是理论是无可争辩的事实。在讨论这个问题之前我们要弄明白什么是光速不变,什么是光速可变。
光子的运动在不同的参考系中符合伽利略变换,这是光速可变。光在两个不同的参考系中都以恒定的光速c运行,光子的运动符合洛伦兹变换,这是光速不变,并由此得出相对论,是相对论和现代天文学的基础。

事实上,这也是遥远的波和粒子的争辩。最初,根据同水波和声波类比得出光是以太的波动及光速不变的最初理念。之后麦克斯韦波动方程及洛伦兹变换全面提出了光速不变理论。再之后根据迈克尔逊莫雷实验得出光速不变和以太不存在的结论。最后狭义相对论对此作了全面解释,巩固了光速不变的地位,最终导致上个世纪的天文学家没有考虑过光速可变。

我最初开始思考这个问题是几年前,某天看《探索发现》的时候说道:哈勃望远镜对着太空中的某一普通黑色区域观测了一个星期,发现里面有成千上万个银河系这样的星系,而那片黑色区域在天空中只是那么一个点而已。还说道目前观测到的最遥远的星系正以二十七八万千里每秒的速度远离我们,非常接近光速。

之后想象宇宙有多大的时候瞬间感受到了地球渺小和人类的无知,然后想到既然最遥远的正以接近光速的速度远离我们,有没有可能还存在其他的星系但是同我们的相对速度超过光速所以就看不到了,而宇宙就像一个大蛋糕,我们能看到的只是其中的一部分,剩下有很大的一部分是看不到的,并且神奇的是我们还不知道这个蛋糕有多大。

带着这些疑惑我去查阅相关资料,然后就接触了光速不变理论,两个参考系里同一束光的速度恒定不变为c,之后产生了洛伦兹变换,并在此基础上提出相对论,进而产生出各种烧脑复杂的理论和限制,且结合微波背景辐射推测出地球相对于宇宙的运行速度为几百千米每秒,同二十七八万千米来说微不足道,这样一来地球就可能成了宇宙的中心,任我再怎么自大也不敢这样想,且这理论也并不能回答我宇宙到底有多大和为什么最遥远的星系正以接近光速的速度远离我们这些问题,并且最重要的这是个理论——不是真理。

之后我查了一下光速不变理论产生的整个过程,了解之后发现光速可变也行得通,尤其是莫雷实验,完完全全是光速可变的理论依据。然后我开始思考光速可变的种种,结果发现它完完全全可以更加简单的解释天文学上的种种现象,甚至都可以说这些现象简洁的都可以是光速可变理论的证据,并打开了另一片广阔的天地,在这里微波背景辐射可以推导出来,甚至万有引力也有可能得到解释。最最重要的是,可以通过实验验证什么才是真理。

我并没有贬低任何一位科学家的意思,尤其是爱因斯坦,他们生活的时代有属于他们时代的局限,很多现代得到的结论和现象他们不清楚,莫雷实验的时候连电子和光子的概念都没有,得到的结论也不一定能够完全准确。且经典容得起质疑,而且类似于光速是可变还是不可变这样的问题的答案是唯一的,真理是存在的。

光速是怎么测的?不是想当然的,而是与其他所有速度一样,看它在多长时间内通过了空间中静止的两个参考点。无论你怎么做实验,这一点是不变的。因此对于你的任何一个手电,他们检验光速都只能在他们自己的参照系里取两个静止的点来测光通过的时间。而对于你的不同的手电,他们选择的参考点肯定不一样的(因为他们速度不同,跟他们相对静止的参考点也就不一样)。
  绝对坐标系是不存在的,因此你的黄星,和其他三个手电筒是完全一样的,它门的时间,也绝对不像你说的那样,蓝色的和红色的就会慢。它们变慢也都是相对的,相对蓝红,黄绿是有99.9%的光速的,这里牵扯到双生子佯谬,解释起来略微罗嗦,但是可以告诉你,你通过“时间变慢”出发对光速不变的理解是不对的。
任何两个惯性系里静止的点都是同样真实的(或同样不真实的)。比如火车上一张桌子,它就是真实的静止在车厢里,虽然对地球它可能从北京跑到了上海。这一点如果你想不通,那你想地球其实在宇宙中已经跑了几万公里,太阳可能在银河系中跑了几十万公里了,银河有可能在总星系跑了。。。那你怎么肯定上海和北京才是真实的呢?在地球参照系里你可以测光从北京跑到上海(或者相邻两棵树)花了多少时间,在火车参照系里你测光通过两张桌子的时间确定光速。在不同的参照系你必须选用不同的参照物来确定光速。

最后我给你的建议是,不要想这些有的没的理想实验了,要想了解相对论,至少找本大学力学教材(而且绝对不推荐大学物理之类)研究下洛伦兹变换再说,你自己研究清楚了就知道问题出在哪里了。如果你是高中生,我一向的观点是,高中教材里的相对论就是误人子弟,有还不如没有,不能太认真对待。

你实验的速度是相对的,参考系不同,速度也不同是经典力学中的速度概念!但是1887年麦克耳孙-莫雷实验中,《高中物理选修3-4最后一章》不管什么参考系,速度都不变!麦克斯韦你肯定知道吧!光速就是利用麦克斯韦方程推倒出来的而且没有任何条件!所以光速不是相对于参考系的速度!

先举个例子,假设你在一列及其接近光速的列车上行走,那你的速度会不会超过光速呢?答案是不会的。因为时间流逝速度变慢了。那又变慢到什么程度呢?变慢到你所乘坐的列车在你所处的空间中成为了一个低速体。
那么在你设计的这个系统中虽然红蓝两个运动体都是接近光速在运动。但是他们在自己的空间观察过程中会发现自己实际仍然处于低速状态,这个空间就是被他自己速度扭曲的空间。这称之为时间延缓效应。正因为此,不管哪个运动体发出的光线在另外两个运动体观察下都是相同的速度。
你的错误在于你没有真正了解时间延缓的原理。(虽然你知道有这么个说法)简单来说任何一个系统所观测的光速只在自己的系统中受用,因为他们使用的是不同的时间维度和空间维度。
所以你对红系统的描述也是错误的。正确的理解我还是举个例子解释。比如红系统中的观察者纪录了一个光子运动了30wkm,用时1s。而在绿系统中观察者观察到红系统的实际情况却是红手电在追赶一个速度略微高于自身的光子。当红手电和这个光子的距离拉开到30wkm时红系统中的观察者结束了实验。这个过程在绿系统的观察者观察中却是十分漫长的过程,因为低速系统时间流逝慢。而这个光子运动的距离在绿系统中更是远远大于30wkm。
同理,蓝色系统中的一秒实验。在蓝色系统观察的结果是光子向后方运动了30wkm,自身几乎没动。绿色系统的观察者看到的是蓝手电与这个光子以接近两倍的光速相背运动。
总结来说,这个宇宙没有绝对的时间和空间,唯一恒定的就是光速。所以要真正理解必须抛弃绝对时间和空间感,以光速本为进行思考。

我认为,对于蓝色电筒而言,时间相对变快了。

按照洛伦兹变换第一和第四方程:

速度v是有方向的,它是矢量,蓝色电筒和红色电筒速度大小相同,方向相反,因此以手电筒发出的光的方向为正方向,红色电筒速度为0.999c,蓝色电筒速度为 - 0.999c,然后代入洛伦兹变换方程可以发现,计算出的蓝色电筒时间t’比t大。



  • 光速是恒定的,为什么它可以恒定一直不变?
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  • 光速不变问题
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    答:证明光速不变的四项事实。1) 恒星光行差。2) 恒星都是一个一个的小圆点。3) 恒星都静止。4) 太阳光迈克尔逊——莫雷实验。证明方法 任意恒星光行差都长期保持不变,证明:光行差不随时间变化,所以光速也不随时间变化。所有恒星的光行差都为20.5″角距,证明:所有恒星的光速都相同。《系统分析恒星...
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  • 关于光速不变
    答:光速不变原理: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,都为299792.458公里/秒。证明光速不变的四项事实。1) 恒星光行差。2) 恒星都是一个一个的小圆点。3) 恒星都静止。4) 太阳光迈克尔逊——莫雷实验。任意恒星光行差都长期保持不变,证明:光行差不随时间...