光速不变原理的本质是什么?

光速不变原理的本质是什么? 物质皆俱波粒二像性,光速C是物质波质量化、质量波化的界值,是物质基本运动(Xo=X一Ⅴt)遵从能动量守恒定律的必然结果,这也是狭义相对论真正意义,即我们所在时空为Xo^2=X^2一(ct)^2。经典力学从某种意义上说是对物质的波性与粒性关系以(Xo=X一Ⅴt)形式表达出的近似描述。


由网友 傅渥成 提供的答案:

光速不变原理是爱因斯坦创立狭义相对论的基本假设之一,可以从很多不同的角度来理解光速不变原理,不过要说到本质,我觉得光速不变原理最重要的本质就是因果律不能被违反。

如果光速是会改变的(比如在火车上发消息的速度比在地上更快),那么我们可以想办法去「追光」。当我们追上了光的速度时,此时如果关注一个信号的发送和接收过程,会在某些参考系看到「倒果为因」的过程,即先看到信号的接收,再看到信号的发送,这也是为什么在一些书籍上会提到超光速引起的「时间倒流」的原因。不管在怎样的参考系中,都不应该先观测到信号接收,再观测到信号发射,这就是光速不变原理的本质。一旦信息超越光速传播,就可能导致因果律的破坏,而爱因斯坦本人是「因果律」最为坚持的守护者,他当然不能忍受这种超距作用的存在。

光速不变还意味着所有无质量粒子存在着速度极限,因此所谓的瞬时的信息传输(超距作用)是不可能存在的。

此外,还有值得一提的一种理解就是「以太不存在」。光速不变原理完全可以由电动力学的麦克斯韦方程得到(真空中的电磁波的速度是一个取决于真空的介电常量和真空磁导率的常量,与参照系无关),而且也早就被迈克耳孙—莫雷实验所证实(获得诺贝尔奖的引力波探测器的原理也是迈克尔孙干涉仪)。


由网友 小汉字见大历史 提供的答案:

这个必须从哲学层面来讲,人的理性思维方法有两种,分别是【归纳法】和【演绎法】。

【归纳法】是基于经验的, 【演绎法】是基于【逻辑规则】的,而【光速不变】是在经验的基础上,归纳出的一个假说(hypothesis),或者说公设(postulates),在自然科学中也叫科学原理(Scientific Principles)。

说简单一点,我在美国看到了一只乌鸦是黑色的,在中国也看到一只乌鸦是黑色的,在日本也看到一只黑色乌鸦,于是我做出一个假设:天下乌鸦一般黑,也就是从特称判断到全称判断,直到有一天发现一只白乌鸦,这个假设就被证伪(falsification)。这就是我们经常说的【白乌鸦事件】以及【黑天鹅事件】。在哲学家卡尔波普的科学哲学理论中,将可证伪性(falsifiability),视为科学的充要条件(necessary and sufficient condition)。

【光速不变】也是这样的,我们经过很多观测,做过非常精密的实验,发现光速是一个不变常数,于是,爱因斯坦将其上升为科学【公设】或者【科学原理】,然后用【演绎法】做逻辑推理,得到钟慢尺缩的结果,也就是《狭义相对论》,它的数学方程叫洛仑兹变换。

所以,目前来说,问光速为什么不变是没有意义的,因为它是一个假设,只能被证伪,不能证明。这就相当与问为什么圆周率是派?如果一定要回答,只能这样回答,如果圆周率不是常数派,那它就不是一个园圆,如果光速是可变的,那就不是我们这个宇宙。如果乌鸦是白的,他就不是乌鸦。


由网友 物理新视野 提供的答案:

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。


由网友 石油熊猫 提供的答案:

光速不变只是物理假设,跟经典物理设定静子参照系一样。最终按光速不变假设推导出来的宇宙模型满足观察结果,光速不变就成为了定理。

至于光速为什么是个c常数。这就是我们宇宙维一本源和最纯粹无质量的能量以辐射形式进行热平衡的熵增速度,是宇宙热寂的最初计时器。

我们宇宙初始状态只有分布不均衡的四处流窜的唯一一种无质能量。可我们的宇宙除了光速外还有好几个宇宙常数,恰到好处的能将纯能量减速到比光速慢,转化为质量能量混合的物质模式,无中生有诞生了氢元素最后形成我们这个实体宇宙。人类目前不知道为什么那几个宇宙常数会是那些值,只知道这些常数无论哪个偏离一点我们这个宇宙就不存在,其中就包括光速常数。

上帝只是丢下一种魔力几个参数就创建了宇宙。光不变的本质是宇宙的简单与纯粹。

由此还能得到两条定律,任何有质量的物质和粒子都无法加速到光速,任何没有质量的能量必以光速传播,而且只能有唯一一个光速常数。

物理学到这个份上听起来是不是又很像道教?无中生有,一分二(能量减速转化为正负电荷),二分三(正负结和得质子,中子,电子),三生万物。爱因斯坦提出狭义相对论时能听懂的就不到二十个人,在两千多年前的老子更加找不到词汇去表达自己的想法,也就极端不愿意写书了。


由网友 快招了吧你就是狐狸 提供的答案:

这个问题还没有答案啊……物理学家们奋斗了一个世纪了,引力波的出现带了一点希望,不过证实广义相对论还要很久。

重力本质、普朗克常数和光速不变都只能作为基本常数存在,就是实验验证是这么回事,但是没人证明原因。


由网友 Dhjsssjbv 提供的答案:

相对论以前的经典理论的基本框架是:速度可变,而时间变化率是恒定的。这在研究宇宙时就有一个难点:宇宙的万物都在运动中而且近似于无限的,找不到一个速度为零,静止的原点来做速度的参照系。所以狭义相对论就变化了一下:光速,也就是绝对速度是恒定的,而时间变化率是可变的来解决这个问题。这二者其实只是从不同角度,不同参照系来观察同一事物而已。我也不太懂的,这只是我对狭义相对论的理解。


由网友 Lauzi 提供的答案:

天道不可知,光速不变原理不一定是一个自然之道。换言之,所测到的光速恒定现象并非代表其事实真相就是光速恒定。

道理很简单,任何实验测量测定都是一种对事实真相的解读解释。如果物理学用工具,那么语言学的工具就是词汇。词汇语言的本质就是传递现实中的事实包括言行信息的一个工具或形式。任何命名、词汇和语言的表达都多少经过了对现实解读翻译的折扣,所谓名可名非常名。同理,我们为什么不能说所测的光速只是对真实光速的折扣翻译呢?经典的双缝实验研究光、粒子的波粒两象性就是对上述这个假设最好的实验佐证,光子或电子在暗室内表现为波,如图所示电子一个接一个射过双缝而相互干涉,好像个体之间前后有意识的感应默契,撞击屏幕后产生一个由系列条纹组成的光带;一旦暗室开灯“检测”,电子随即失去了波的特性,电子间不再相互干涉,撞屏后生成对应双缝的两个簇点,而不再是个光带。


由网友 stemmer 提供的答案:

stemmer原创观点:光速不变时空本性。

光速不变概念。概念没整明白,讨论问题将抓不到本质。光是什么?光具有波粒二象性,解释不清,略过不讨论。光有质量吗?光无表观质量,但有理论静止质量,难以说清,再略过不讨论。光是能量吗?这好回答,形成了基本共识,光是能量,光波是能量的传播。

光有速度吗?有,还很快。光有多快?各种方法测,不同地方测,不同环境中测,比如太空中月地间测,空气中测,水中测,最后得出结论,光速在真空中为C,在其他介质中折减。

其间,麦克斯韦于1864年预测出电磁波,推导出电磁波与光具有同样的传播速度,1887年赫兹用实验证实了电磁波的存在,1898年马可尼又实验证明光是一种电磁波,发现了多种形式的电磁波,它们的本质完全相同,只是波长和频率的差别,差别还很大。但是,相同之一,是速度,均是光速C,定值,推导与观测相符合。光速C是定义值,标准值,经实测验证。其中迈克尔逊一一莫雷实验最出名。

光速不变。从普遍怀疑,到慢慢被大多数科学家接受,到爱因斯坦狭义相对论,到广义相对论,再到相对论水星进动、引力透镜、引力波预言及观测证实。光速不变,作为相对论基石之一,通过了种种考验。

光速不变含义:真空中的光速对任何观察者来说,都是相同的。真空中:

一、对任何光源,与光源运动无关都是光速。

二、任何参照系,观测到的所有的光是光速。

三、光速是常数,不随观测者相对运动改变。

四、光速独立的,光速与任何速度不可叠加。

五、光速两个值,频率与波长,其积是常数。

六、参照系不同,观察到的光频率波长不同。

七、基于六,观测者不同,光能量E=hv不同。

相对论告诉我们,光速是不变的。量子力学,普朗克公式告诉我们,能量En=nhv。

光是辐射,能量辐射,光速不变,能量在变。

在看到光速不变的同时,要看到能量在变。

光在光速传播,传播的是能量。光在时空中行进,让观察者的时空中能量发生了变化。

光有观测到加速度吗?从来没有,能量没有加速度,光速没有加速度

有人要问了,那介质中,光速变“小”了,咋回事?本文只给结论,不解释,光瞬时速度不变,光相对于观测者传播能量的瞬时速度不变,光只不过被介质绕行,或捉了又放“延迟”了,其中存在的,不可否认的相对速度引起了光红移蓝移,频率波长改变了,能量吸收被避开或加强些了。

光在什么介质中传播?参照上文,光在时空中传播,光速与介质无关。光传播的介质是时空,光传播的是能量,光传播实质是能量在时空中传播。

时空中的能量有差异,引起了能量流动,产生了光,光的本质是时空中能量波动,时空间能量流动有个常数一一光速C。

为什么光速不变?为什么能量波动速度不变?

狼来了,结论来了,光速不变,时空本性。

stemmer原创观点,保留版权,转载注明。


由网友 冷眼无邪 提供的答案:

光的本质是波,波在相同介子中传播的速度是不变的,传播光的介子目前不知道,这是一种充满目前整个宇宙的介子,说目前,是因为我们不知道宇宙中有没有无这种介子的地方。光,是能量以波的形式传递,只是,它依靠的介子,是我们未知的,致于说到光的粒子的属性,是否也和这种介子有关?十九世纪的以太学说,并不被后来的科学家接受,但目前,多数人仍然认为,真空并不空,我们可以不叫它“以太”,但,总是有东西,如果什么也没有,那量子是怎么纠缠的?我想,一定有东西,其中包括传播光的介子!


由网友 业余信息技术爰好者 提供的答案:

光,在量子力学,看来具有波,粒二相性,即是连续不断的象波,又是粒子。现在虽然能用各种实验证明,但人类的认知都是建立在天才的假设基础上,后人几十年想尽办法,证明当年天才的理论,这些天才对地球,对人类的贡献,也许优于有人类以来所有伟大领袖的贡献

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如何特别浅显的解释光速不变原理

答:光速不变原理:真空着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。这个数字是299,792...

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光速不变原理是怎么发现的?

答:光速不变原理是由联立求解麦克斯韦方程组得到的,并为迈克尔逊—莫雷实验所证实。 爱因斯坦1905年9月发表在德国《物理学年鉴》上的那篇著名的相对论论文《论动体的电动力学》,提到: 对于大于光速的速度,我们的讨论就变得毫无疑义了;在以后的...

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关于光速不变原理

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