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  • 1 # LCMCL

    光速恆定已經是我們廣泛接受的真理,也是現代物理學的基石之一!光速不變原理,在狹義相對論中,指的是無論在何種慣性系(慣性參照系)中觀察,光在真空中的傳播速度都是一個常數,不隨光源和觀察者所在參考系的相對運動而改變,但為什麼光速恆定,違揹我們的常識!這也是出現頻率最高的問題。

    1887年,美國物理學家阿爾伯特·邁克耳孫和愛德華·莫雷在做光的實驗時,發現了光速的一個奇特之處。無論測量者本身如何變化,或者光源本身如何變化,光速始終是恆定不變的。

    在麥克斯韋提出麥克斯韋方程組、用數學高度概括了電磁場的性質後,他從這四個基本方程中匯出了電磁波的波動公式,並指出真空中的電磁波的速度是一個取決於真空的介電常量和真空磁導率的常量。而這個常量(真空中光速)與任何參照系都無關,這就是光速不變的最初來源。但是這就與牛頓的經典力學產生了矛盾。 在牛頓的理論體系下,不可能出現有速度在任何參照系下都始終保持統一的速率。人們對這兩種理論之間的矛盾感到很頭疼,這個時候愛因斯坦就提出了牛頓的經典理論存在問題,從而選中了麥克斯韋方程中的推論——光速不變理論作為他狹義相對論的基本假設,建立了大名鼎鼎的狹義相對論。

    假如我在一個地球上觀測是一半光速的飛船上發射一束光,那束光相當於地球觀測點的速度豈不是0.5c+1c = 1.5c?(c為光速)為什麼還是c呢?

    愛因斯坦從光速不變原理出發創造了狹義相對論,光速不變原理是由聯立求解麥克斯韋方程組得到的,併為邁克爾遜—莫雷實驗所證實。狹義相對論認為時間和空間不再是嚴格的絕對的,相反他們在運動中相互融合,形成了我們熟知的詞彙——時空!

    狹義相對論認為空間和時間並不是相互獨立的,而它們應該用一個統一的四維時空來描述,並不存在絕對的空間和時間。狹義相對論將“真空中,光速為常數”作為基本假設,結合狹義相對論原理和上述時空的性質可以推出洛侖茲變換。

    速度是物體在空間中隨著時間移動的度量單位,光速也一樣,愛因斯坦的時空觀發現空間和時間可以協同工作,相互變化,以保證光速的恆定不變!所以不管光源移動多快,當你測量光速時,空間和時間相互協調,使光速總保持在30萬公里每秒!

    為了保證光的絕對性質,時間不是絕對不變的,空間也不是絕對不變的,並且空間和時間會以一種特殊的機制相互協調,相互影響,相互配合!這一切都是為了保證光速恆定,這是自然的法則!

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