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1 # 開心手打
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2 # 松鼠老孫
這就是著名的邁克爾遜-莫雷實驗,用邁克爾遜鐳射干涉儀測量在不同季節(也就是地球運動的不同方向)兩束鐳射的干涉條紋,沒有看到“以太理論”中預期的“光速相對於以太的速度變化而引起的條紋移動”。
伽利略、牛頓發展出來的經典運動學理論告訴我們,我們在描述運動的時候,必須要指定參考系。比如我們乘著地球飛船在圍著太陽飛奔,我們卻感覺不到地球在運動,這就是無意中的參考系選擇。參考系不同,速度描述也就不一樣。
不過,有趣的是,在麥克斯韋電磁學方程組裡,卻自然產生了一個速度c,它來自電磁學的幾個常數,c跟當時測量的光速大致相同,每秒約30萬公里。麥克斯韋由此做出了兩個偉大的預言:存在電磁波,光也是電磁波。他的學生赫茲後來用放電實驗證明了他的預言。
在光的波動理論裡,從這裡理論誕生時就有個問題懸而未解,就是光以太。它是光波動的載體,也就是參考系。那麼,當光具有跟以太的相對速度時,光速顯然也應該變化。換言之,透過精確測量光速,應該能夠找到以太存在的證據。為了進行精確測量,美國物理學家邁克爾遜發明了鐳射干涉儀,把一束入射光經過分光鏡分為兩束後再各自被對應的平面鏡反射回來,合併之後發生干涉。從干涉條紋的變化,可以分析出來兩條光路的變化情況。在不同季節裡,這種變化來自於地球運動方向改變導致的鐳射相對於“無所不在的以太”而改變的相對速度。
有趣的是,經過多年的努力提高實驗精度,邁克爾遜-莫雷實驗(兩位科學家合作)始終得到的是零結果。也就是說,無論地球搭載著鐳射器、干涉儀圍繞著太陽如何運動,光速始終跟(地球相對於以太)運動狀態無關。
這個“零結果”,成為了19世紀末,物理學天空上的兩朵小烏雲,之一。後來愛因斯坦的狹義相對論的基礎,即光速不變。在真空,光速就是c,跟光源運動,參考系選擇都沒有關係。
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3 # 手機使用者58903279720
實際上,是採用“高速飛行光源”,測量該“光源”發出的光子的速度,與相同的“靜止光源”的光子速度比較得到的“光速與光源運動無關”的結論。
第一個此類實驗,是採用“高速飛行的正電子”,在與電子湮滅反應時發出的γ射線光子。在正電子的飛行速度為0.5c時,測量其湮滅後產生的兩個相反方向的光子飛行速度,發現其相差不到10%。
後來又採用了“飛行μ子”衰變產生的光子進行了測量,得到的結論精度更高。
具體的情況,可以去查文獻。
所以,“光速與光源運動速度無關”的結論,是經過了科學實驗檢驗的。
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4 # 綠水青山48936175
目前看光速運動根本沒搞明白,還是一筆糊塗帳!比如問題,水平運動的車上向上垂直髮射的光子會在上飛同時附加橫向的運動嗎?從光速與光源運動無關角度看當然無法移動,能隨車移動不就和光源有關了且據牛力學運動合成原則也就超光了。可在相對論中又是能移動的,但仍保持光速不變也就是牛力學的運動合成在這是失效了。
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5 # 物理學博士
之前的其他作者的回答容易誤導讀者,覺得有必要出來澄清一下。大部分答者都提到了邁克爾遜莫雷實驗,但很多人沒看清楚題主的問題,或者對物理一知半解,沒有說到點子上。
首先,在邁克爾遜莫雷做實驗的時候,人們還不知道光子,按那時的知識,光是一種波,電磁波。
所有波的傳播速度,都和源沒有關係的。汽車喇叭響的時候,如果汽車向你開過來,聲波會不會比停在路邊的汽車早到一點兒呢?不會!
用一個大家生活中熟悉的例子。請看水滴產生的水波
再看快艇帶起來的波
如果水波傳播的速度要加上快艇的速度,我們一定會看到水波從船頭向前走。然而不是這樣!船尾的波分開的速度,和一滴水的波的傳播速度基本是一樣的。快艇的速度遠超水波的速度,才造成箭頭形的水波。
為什麼會如此?因為波源只負責攪起振動,振動一旦傳播出去,波源就影響不到了,波的傳播速度是傳播介質的屬性。聲波傳多快是空氣的屬性不是汽車的屬性。水波傳多快,是水的屬性,跟船沒有關係。
同樣,電磁波的傳播速度,是麥克斯韋方程預言的,跟光源沒有關係。要問實驗證據,太多都不值得一提了。麥克爾遜莫雷實驗之前就知道這一點。
那邁克爾遜莫雷實驗又是在做什麼呢?波的速度跟源無關,但是跟觀察者還是有關的。你向著汽車奔跑,聲音會早到一點兒。聲波在空氣中的速度是固定的,你和空氣之間的速度,還是要疊加上去的。
所以當時人們認為,宇宙中有傳播電磁場的介質叫以太,麥克斯韋方程只在相對於以太靜止的參照系適用。於是兩位科學家想到,地球在宇宙中是運動的,繞太陽的速度每秒30公里很快的。那麼我們觀測到的光速,在平行於地球運動和垂直的方向一定有差別。就算某一個時刻,地球相對於以太的速度剛好很小,過了一個季度,地球拐了90度,我接連做幾個月的測量,一定能看到光速的差別。
結果,什麼也沒有看到。這個實驗否定了光速跟觀察者的速度有關,否定了宇宙中有絕對靜止的介質。
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你應該明白,光是一種電磁波,而根據麥克斯韋方程組,電磁波速度的計算公式只和真空磁導率以及介電常數有關,而和發射源無關,麥克斯韋由此預言了光速不變,後來洛倫茲變換公式進一步闡述了物質相對運動法則,在理論上證實光速恆定原理,而邁克爾遜莫雷實驗在實驗中證實了光速不變