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光速不变原理为什么不能包含在相对性原理中

来源:网络 作者:佚名 时间:04-13 手机版

光速不变原理”单独就可以建立相对时空”,是相对时空”里的相对性原理”。绝对时空”里的牛顿力学公式满足无特殊参考系的伽利略变换”、公式形式与坐标系无关,说明绝对时空”里同样有一个相对性原理”。相对时空”里的公式形式满足洛变换”、公式形式与坐标系无关,说明相对时空”里同样有另外一个相对性原理”。说明2个本质不同的时空里都有一个相对性原理”公式形式都与坐标系无关。相对性原理基于牛顿经典力学,刚性坐标系内。狭义相对论的产生就是基于光速不变原理以及相对性原理。因为根据相对性原理两束光相对而行时相对彼此光速就是2c,但这不符合光速不变原理,于是有了狭义相对论里的纠正公式

爱因斯坦知道光速没有相对性吗,就是为什么不变?

光速不变是相对论两个基本假设之一(另一个是物理定律在惯性系中都成立)。银扒那光速不变这个导出这么多荒谬东西的罪魁祸首到底是怎么产哪塌生的呢,实际上是这样的。早先人们认为光速是相对于一个绝对静止的参照系的(一个被称为以太系的东西,以太是光的介质),如果那样的话,在相对于以太系运动的参照系里面光速是不一样的,这样可以测出以太系相对于地球的速度。然后人们锋缓昌就做实验,怎么都测不出光速有任何区别,于是知道没有以太这个东西,光速是不变的

“相对性原理”与“光速不变原理”哪个错的

准确的说没有对错,只有适用范围的不同。相对性原理基于牛顿经典力学,刚性坐标系内亮前则。狭义相对悔咐论的产生就是基于光速不变原理以及相对性原理敬棚。因为根据相对性原理两束光相对而行时相对彼此光速就是2c,但这不符合光速不变原理,于是有了狭义相对论里的纠正公式(洛伦兹变换)

为什么光速没有相对性?

光速没有相对性,骑着车打开手电,你在车上测得的光速和地面上的人测得的一样。这正式狭义相对论中的公理之一“光速不变原理”。
这个顷宏原理是通过实验证实的,而不是推论出来的。
当年,20世纪初,有个麦克尔逊-莫雷实验,他们设计了个干涉仪,可精确测量光速。他们测量太阳光,罩和由于地球的自转,预计在不同角度测量太阳光会有不同速度。但实验精确证明了光速是不变的。
无人能解释这一现象。
于是爱因斯坦以光速不变为基础,推论出了一系列奇物乎盯怪的结论,即狭义相对论。相对论的许多结论已被实验证实。

光速没有相对性吗

光速不变,这已派卖由迈克尔逊—莫雷实验间接证得。光速无相对性芹羡慎,其不变原理是相对论的前提,是基石。老兄凌晨时候提问,真是叫人肃然起敬!我认为,光速虽无相对性,但137亿嫌敬年来并不一定是C这个常数不变的。在宇宙极早期,光速可能大于C!

怎么理解光速不变

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迹芹符合速度相加定理。说到底还迟州辩是没法证明光速不变。
光速不变原理和相对性原理表面看是抵触的,但实际上两大原理有着深层次互通,光及光速和宇宙时空有着不可分割的深层次联系,赶走了“以太”是为抛弃绝对时空观,证明不存在绝对优越的参考系。所以人们认为光的传播不需要任何介质,光在真空中传播似乎就证明了这一点。随着爱因斯坦广义相对论的建立,爱因斯坦认同笛卡尔的观点,即一无所有的空间是不存在的,空间里充满了场物质,场作为空间结构性质存在,一句话,时空就是场,与其说光在真空中传播不需要介质,不如说真空就是“介质”。大家注意这个“介质”可不是绝对静止的“以太”,这个介质就是时空本身,时空是一种物质,光有可能就是时空的一种奇异性质和振荡,运动是物体在时空的运动,物体在时空中运动怎么能超出时空?超不过时空就超不过光。时空对于每一个惯性系都是公平的,因为时空是运动产生的,而每一个惯性系对应着一种运动,不同的运动产生不同的时空,这也是宇宙具有相对性的原因。所以对于每一个惯性系光速是不变的。
回到问题本身,你可以这样来理解光速不变原理:就是你不管对于某一惯性系速度有多大,即使超过30万公里/秒(不过这是不可能的,这只是打个比方,能够明白说清楚。)了,光对于你来说还是光速。我对这个光速不变原理的理解就是:你可以不断提高速度,但就是追不上光速和光。你可以假想相对静止惯性系任一速度的惯性系,光对于这个惯性系来说仍然是光速。根据这些认识,就会轻易地回答题目描述中的问题,码缺
列车在正前方以速度C离开(怎么达到C速度咱们不管它,实际上根本达不到),我们打开灯照向列车,列车和光线的方向一致,问我们能不能看到火车?列车上的人能不能看到光?光对于以C速度运动的列车来说仍然是光速,也就是说光瞬间到达列车,所以列车上的人瞬间就看到光了。光速不变原理告诉我们,光速与光源的运动状态无关,即使列车以C速度运动,它发出的光线对于静止在车站的我们来说仍然是光速,这些光线瞬间射向我们眼晴,我们当然能看到火车。至不过我们看到的列车是这样的:
,不一定正确,仅供参考。

真空中为何光速不变?爱因斯坦的相对论到底对不对?

光速不变原理是爱因斯坦的假设,都说了是假设,所以没有为什么。光速不变的假设和爱因斯坦相对性原理假设一起构成了狭义相对论的两条基本假设。也就是说,由这两条假设就可以得到所有狭义相对论的结论。速度叠加是牛顿力学中的结论,牛顿力学是基于时间、质量不随参考系改变的假设而建立的。也就是说速度叠加是牛顿力学的产物,而狭义相对论与牛顿力学所基于的假设是不一样的,所以速度叠加定理是不能够从牛顿力学中搬到相对论里的。你说的飞船上测到的光速,它洞中的确是光的速度3*10^8m/s。因为速度叠加不能够使用,所以得到这个结果并不意外念运。
迈克尔孙·莫雷干涉实验的结果可以推知没有以太,然后爱因斯坦根据这个实验结果,才提出了他的光速不变假设,进而提出相对论。并且相对论的结果与很多实验结果符合得很好,这也间接地反映光速不变假设的正确性。但是光速不变原理是不能够被证明的,因为谁也不能保证以后的实验是否会发现与相对论矛盾的事实。也就是说每当一次实验结果与相对论符合,狭义相对论的两条基本假设的可信度就进一步提升,但是只要有一次实验结果与相对论不符合,那么狭义相对论纳高山的两条基本假设就有问题。

为什么光速不变原理

磁场普遍被承认是一种特殊物质,这就是说磁场像空气一样,不仅是一种粒子,即磁粒子,而且之间也是存在间隙。由于磁粒子无比的小,所以相对产生光波的化学颗粒而言,磁粒子是无限的小,磁粒子的间隙是无限的小。这样化学颗粒产生的光能,就远远超过传播光波介子,即磁粒子初始加速度的各种极限参数。这种远远超过,这种粒子的极限,这种间隙的极限,就使光的传播速度达到极限,所以光速不变。

《重读相对论》5.1 光速不变

第5章 横空出世

5.1 光速不变

伽利略去世后的一年,牛顿出生了;麦克斯韦去世的那一年,爱因斯坦出生了。然而,青年时代的爱因斯坦似乎没有表现出什么卓越的天赋, 1905年之前,他还只是专利局的一个年轻职员。但有个疑问一直引导着爱因斯坦去探索光的秘密: 如果我从手电筒中发射一道光,然后再以光速去追赶它,将会看到怎样的现象呢?

毫无疑问,按照伽利略速度变换:如果爱因斯坦以子弹的速度去追赶子弹,那么他将看到一个悬浮于空中的静止子弹;如果爱因斯坦以声音的速度去追赶声波,那么他将听不到任何声音。同理,假设光以子弹的方式前行,那么爱因斯坦以光速追赶光子时,必将看到一些悬浮不动的光子;假设光以声音的方式前进,那么爱因斯坦以光速追赶光波时,必将看到静止不动的电磁波。然而,如果光子或电磁波静止不动,爱因斯坦还能看到它们吗?直觉告诉爱因斯坦,这两种情况应该都不会出现。无论他以怎样的速度追逐光,电磁场依然会交替变化,电磁波也不可能静止不动,光线则仍然会继续前进。但如果他的速度继续增加呢?难道人类永远不能超过光速吗?对于在日常生活中习惯了伽利略变换的爱因斯坦,光速不可超越同样是不可想象的。显然,这三个答案全都无法令人满意,因此这个看似简单的问题始终萦绕在爱因斯坦的心头,引导他不断的展开思索。

同牛顿一样,爱因斯坦从小就笃爱欧几里得的《几何原本》,他甚至说:兆滚一个人当他最初接触欧几里得几何学时,如果不曾为它的明晰性、可靠性所感动,那么他是不会成为一名科学家的。几何学的逻辑体系全纳铅部基于几条可靠的基本公理。同样,要回答自己心目中萦绕已久的那个问题,爱因斯坦也必须要找到一切物理现象的根本原因。

当时,经典力学的基础在于牛顿的绝对时空观。但爱因斯坦却很难想象绝对时空的存在。众所周知,我们每天都在以很高的速度随着地球的公转、自转运动,而太阳系又以更高的速度围绕银河系运动。可以说,我们的运动状态每时每刻都在发生着变化,如果物理定律只在绝对时空中存在,那么它一定会随着我们所处的参考系的运动变化而有所区别。也就是说,我们将无法通过天文观测或是实验数据发现任何可靠的物理定律。相反,既然我们已经发现了大量可靠的物理定律,这就意味着,相对于一切参考系而言,物理定律只能是相同的。

与《几何原本》一样,麦克斯韦方程组的精美同样让爱因斯坦感到震撼。然而,由于麦克斯韦在推导过程中采用了绝对运动的观念,这使麦克斯韦在处理导体通过磁场和磁场通过导体时采用了完全不同的推理过程。在爱因斯坦看来,这是完全没有必要的,因为只要磁场和导体之间发生了相对运动,必然会产生同样的结果。更重要的是,根据麦克斯韦电磁学理论,光在真空中传播的速度只取决于介电常数和磁导律,其表达形式为:
由于两个电磁学常数与参考系无关,因此,光速 c 也应该和参考系无关。但让人难以理解的是,从表面上看来,光速不变原理和相对性原理是不能相容的。如果一束光以速度 c 射向我们,同时我们迎着光线以速度 v 前进,难道光线相对于我们的速度不应该增大为 c  +  v 吗?反过来,如果我们相对于光线以速度 v 后退,那么,光线相对于我们的速度不应该是 c  -  v 吗?光速怎么可能永远不变呢?接下来,我们必须详细解释一下,什么叫做光速不变。

所谓光速不变,既不是指光线离开发光体的速度不变,又不是指光线离开绝对空间或某种介质的速度不变, 光速不变是指,光线从观察者所在参考系内的某个起点到另一终点之间的速度不变。 我们不妨仍以伽利略的封闭船舱为例,如图5-1所示
在船头前方,一只手电筒发出的光经过封闭船舱的一个小孔射入,射向船舱尾部。族茄余在此过程中,所谓光速不变是指,无论手电筒自身是静止还是运动,无论大船本身是前进还是后退,光线经过船舱前后的速度永远保持不变。这就意味着, 光速与光源的运动无关。

那么,光速相对于不同观察者又会发生怎样的变化呢?对此,我们不妨再举一个例子,如图5-2所示。爱因斯坦拿着手电筒向右运动,当他经过 A 点时打开手电筒,光线立刻向前射出,经过一段时间后爱因斯坦到达了 B 处,此时在地面上的 B 处正好站着他的朋友贝索,爱因斯坦和贝索同时看到光线已经从手电筒发射到了 C 处。
现在的问题在于:从爱因斯坦的角度看来,光线是从自己的手电筒内射出的,相对于自己而言,光线走了 BC 这么长的距离;但是相对于地面上的贝索看来,光线是从爱因斯坦经过的 A 点发出的,在此过程中光线应该是走了 AC 这么长的距离。既然光在同一段时间内走了不同的距离,我们凭什么说光速相对于不同观察者也是相同的呢?哈哈,这个问题不但你不清楚,爱因斯坦一开始也想不清楚。因为我们还没有解决同时性问题!而参透“同时性”的那一瞬间,也正是爱因斯坦大彻大悟的一刻!

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