如何理解光速不变原理?
如何理解光速不变原理?
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网友解答:
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谢谢邀请!光速不变原理来自于广义相对论,在理论上谁也无法去证明它的真,伪!但它在实践中又真实的存在,光速不变也只是一种推论,无论它以什么样的形态存在,始终适用这一理论,在无法解释清楚这一现象时,这一理论永远正确!
光速不变的结论是联立求解麦克斯韦方程组得到的,得出c=1/√εμ,其中ε和μ分别是真空介电常数和磁导率,都是常数。但当时麦克斯韦的电磁理论是纳入经典物理体系的,所以在这一点上不符合伽利略相对性原理的速度相加定理。经典物理的核心就是绝对时空观,即认为宇宙中存在绝对静止的参考系,那就是所谓的“以太”。并以此来证明光速不变原理的错误。但1887年的迈克耳逊――莫雷干涉实验却证明了空间中没有“以太”,可是十九世纪末和二十世纪初的大多数科学家们并不愿接受这个结果。只有少数科学家承认了这个结果,但也只是由绝对空间观转变为相对空间观,仍然认为相对性原理并不适用于电动力学,因为光速不变原理不符合速度相加定理。说到底还是没法证明光速不变。
爱困斯坦认为光速不变原理是正确的。但他又认为相对性原理应该是宇宙中普遍性原理,不应该只适用于力学,电动力学也应该适用。后来他接受了马赫的相对时空观后豁然开朗,他认为伽利略相对性原理只是建立在相对空间观上的,并没有把时间考虑进去,认为时间是绝对的,所以是个不完善的原理。爱因斯坦从“时间的同时性也是相对的”这一认识作为突破,将相对性原理建立在相对时空观上,正因为空间和时间都是相对的,光速才有可能保持不变,这个不变可能正是满足相对性原理的表现,所以他把光速不变大胆假设为一个原理。并把相对性原理推广到除引力定律外的所有物理定律,两大原理结合创立了狭义相对论,也从此确立了相对时空观。不过光速不变原理是个假设,尽管已经无数次证明了它的正确,但至今仍不断验证。
总之光速不变到目前为止还是一个物理学上的基本假设,而远离我们的恒星发出的光会有红移现象,这个是由多普勒效应决定的!
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本题,作为相对论的一部分,究其本质,即光的内在动机与机制,属于重大理论问题,目前尚无现存答案,我看值得折磨一下。
其一,光是宇宙中有形物质与无形物质之间的中间物质。这是光的动机或意义。光,似乎既有形亦无形。其有形,是因为肉眼可见或仪器可辨;其无形,是因为光不是实体而无静止质量。
其二,光速是代表一切非实体或暗物质运动的最高速度。这是光的最基本属性。众所周知,一切电磁辐射,统称光,诸如各种无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、伦琴线、伽玛线、贝塔线等。高频光子与低频光子的速度相同,是因为,光子运动轨迹是一个螺旋周期。高频率,则高螺线速度,但螺距进程反而缩短,折合起来的进动速度(即常说的光速)保持不变。
其三,空间充满的无形物质皆以光速运动。实验表明,比普通光子更无形的,诸如中微子、轴子、宇宙背景辐射 (超低温厘米波2.75K, 7.35cm)、引力子、暗物质量子,都是无形物质的单元、单子、量子或“异名同物”,都以光速做螺线运动。
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放在宇宙角度,正像生命是蛋白体的存在方式一样,光速也是其存在方式,也许还有暗物质、反物质,也是一种存在方式,这就是特质,否则,无法认识它。
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网友解答:
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信息以光速传播不变。
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