光速不變原理是怎麼被發現的?

科學探索菌


首先說一下什麼光速不變原理,它並不是指光在真空中的速度是30萬公里每秒,而是指光在任何參照系下的速度都是光速本身,光速是絕對的,不需要參照物,比如說你拿著手電筒以5米/秒的速度奔跑,靜止的我看到手電筒發出的光的速度仍舊是光速,而不是光速+5米/秒!

再回到問題中來!準確地說,光速不變原理不是被發現的,是愛因斯坦做出的一個假設,然後在現實中被驗證的!

我們都知道,愛因斯坦相對論之前,牛頓的絕對時空觀統治著物理學界,這種時空觀人為,萬事萬物的速度都是相對的,都需要有參照物,光的速度也不例外。

但愛因斯坦仔細研究了麥克斯韋方程組發現一個問題,方程組中光速是一個常數,也就是沒有參照物。在絕對時空觀思維的支配下,於是物理學家們開始尋找光速的參照物,以太應運而生。

但之後物理學家們發現以太的存在會導致越來越多的問題和矛盾。愛因斯坦天才的大腦開始發揮作用,他就想,為什麼以太一定要存在呢?以太本來就是假設的,如果以太不存在,光速不需要參照物,一切問題不就解決了嗎?

按照奧卡姆剃刀原理,愛因斯坦認為我們沒必要刻意讓科學走向複雜,假設光速不變,一切就變得如此簡單。而麥克斯韋方程組中的光速也恰恰是一個常數!

於是,光速不變原理應運而生,它就是一個假設。這個假設得到了驗證,比如說邁克爾遜莫雷的實驗!

而愛因斯坦的狹義相對論就是建立在光速不變原理基礎上才出現的!光速不變的實質是時間和空間的相對性,牛頓的絕對時空觀也因此土崩瓦解!


宇宙探索


這個話題只有一個用處,就是讓我們再次重溫愛因斯坦的偉大,僅此而已。

光速不變原理是一個假設,完全是愛因斯坦自己想出來的

1905年,愛因斯坦在瑞士專利局擔任3級審查員,在那個小房子的窗口下,他一口氣於這一年中,完成和發表了5篇論文,其中三篇完全配得上諾獎,當然還包含現代科學之柱之一的狹義相對論和那個文盲都識得E=mc2。

根據他傳記作者CP.斯諾記載:愛因斯坦“全憑思索,獨自一人,沒有聽取別人的意見就得出了結論。在很大程度上,情況就是這樣。”

光速不變對當時科學界的意義

這個簡單的假設以及其簡單的推論E=mc2;解釋了恆星為什麼可以燃燒幾十億年而又不把燃料用盡。一下子使得地質學家和天文學家的視界開闊了幾十億年。一下子解決了宇宙性質的核心部分。

同時,該理論也解決了光以太的問題,說明它並不存在,牛頓的絕對靜止的經典宇宙統治時間結束了,現代科學進入到愛因斯坦相對論統治宇宙的時間。

相對論的理解至今仍舊困擾大多數人

相對論中的光速不變,實際內容就是空間和時間不是絕對的,一切都可以為了光速不變而讓步以及做出改變。我們本能的把時間看做永恆的,絕對的,不可改變的。相信什麼也改變不了它的步伐。但愛因斯坦認為,時間是可以改變的,不斷變化的。時間甚至還有形狀,一份時間和三份空間結合在一起。不可思議的形成一份“時空”。


結語

我還是用CP.斯諾的話來結尾吧:狹義相對論是一項深刻而重要的成就,但是愛因斯坦沒有想到,別人也會想到,很可能在5年之內,這是一件在等著發生的事情。但是,廣義相對論完全是另外一回事,沒有愛因斯坦,我們今天有可能還在等待那個理論!

感謝愛因斯坦,一牛二愛三麥,絕對實至名歸!


貓先生內涵科普


光速不變的原理是怎樣被發現的!哈哈😊,你說科學是什麼?是故事還是奇蹟。科學是人類社會的經驗總結,不是個人崇拜,或者科學家的紀田地,因為我感覺有股勢力,應要把科學世界,變成迷戀鼓吹西方文化的樂園。科學已經走向宗教信,使得許多人迷失於這種概念的就是。

告訴你光速不變的遠離,嚴格的說誰都沒有發現權,物性不隨眾人的認知而變化。科學正是說明這些變化以及客觀存在,科學沒有宗族性,沒有階級性,正如文明沒有種姓。科學唯有客觀性。那麼光速不變的原理存在嗎!是的光速不變的遠離體現於介質服從。

光速不變的原理體現一光子存在的普遍性,也就說任何物質中,任何物質都可以發光,任何物質都可以感受光的存在,其中包括了透明的介質。

光子通過不同的介質其客觀速度是一致的,這是因為光子一旦離開了原發的物質,進入介質存在,那麼光子自然屬於介質行為的一部分,其中包括介質界面。也就說光子服從於介質意識存在,弗服從並體現於一種規律性的存在,光子是於這種存在的可視部分。

哈哈😊我說這些不用任何歪理邪說!

可以說光速不是自然速度的存在極限,因為“光子”(這裡的光子和一些人的不同,請注意!)

很多故事,這些故事迷失了許多人,甚至是所謂的科學家、哲學家,因為這些人不知道世界客觀世界的本性是什麼,他們賣弄幾個公式,賣弄所謂的科技事實,然而忽略了,光子的普遍性,而理解為原發光源的本性的一部分,而不是所以物質存在的普遍性,以及介質意志,以及幾何存在的客觀性!如果套公式,我可以套很多公式,可是其意義不至於迷惑人們。

可悲的是,許多“大家”在“光子的兩相性”中謀求真實,希望科技的晚餐中有所發現,甚至期待“烏雲”透光體現於自己一生的追求和嚮往。於是很多“大家”背誦公式爛熟,甚至可以當研究生了!可悲是。。。這些人一輩子都是“科學的奴隸”,一代代把妄想傳授給他人!

光速不變的原理這麼重要嗎!還是一些人偉大的不可代替非常重要!“聖人不死”,科技無為了。

親愛的朋友!我話費時間來說明這些問題,應當說我是嚴肅的,但願我的思考能給你有所啟示。。。話只能說道這裡了!人類的德行需要階段性的提升啊!科學和犯罪好有一比!德不配位,必然是一無所獲,一無所獲,於是唯有嘮叨的科學!唯有宗教信的科學!唯有非科學道聽途說!

吉祥快樂!


聖劍17


光速不變的原理因為光是電磁波。凡是波在同一介質中傳播速度都是不變的。電磁波,聲波,引力波,磁波,電波,水波都是如此。為什麼呢?這是波的特性。笫一個波形成後就脫離了波源,獨立於波源,不管波源如何運動都改變不了己經發出去的波。波的傳播速度由介質決定。波源的運動只改變開始波生成的頻率,完整一個波後離開波源,波源就就設有辦法改變波的頻率了,這就是多普勒效應的本質原理。我們在遠處看見閃電,很久才聽到雷聲,其實是同時發生的,因為聲波傳播速度比光的傳播速度慢許多。當我們聽到雷聲時,閃電的地方雷聲已經消失了。回聲,也說明了,波一旦離開波源就獨立存在了。速度只與傳播介質有關。我不明白光速不變會得出相對論。聲速性質也一樣,得出什麼論?


cx1944


光速不變是個說法,(此文版權所有嚴禁亂改)∵。

為了突出重點我先說結論再講過程

光速不變是以“光電磁波孤峰波速獨立不變“為理論基礎而人為建立的。

是物理學中的絕對速度基準

其地位和作用,與“熱力學開氏絕對溫標"的建立有一拼。

其作用就是為物理學宇宙中紛繁不定的相對速度找到一個統一的基準。

找一個絕對基準O速度。以此為基準

對各種速度進行統一比較。

複習一下開氏絕對溫標,

水在一標準大氣壓下冰點0,沸點100,三態溫標是攝氏度,

而開氏絕對O度是攝氏一273.15度。

開氏溫度水的冰點是

一273.15+O=-273.15度。

也就是K+t,K是絕對零度,t是攝氏度值,熱力學絕對基準零度就是K

好了。說了熱力學基準,再說“運動學基準",

麥克斯韋通過麥克斯韋方程組,導出電磁波波速獨立不變,

嚴格講也許是“電磁波孤峰波速獨立不變"

後來學界發現光是電磁波,

光速是C,約為30萬千米/秒。

因為“光電磁波孤峰波速獨立不變"

的特殊屬性,使得光速C有條件擔當客觀速度基準,也就是宇宙絕對速度體系中的絕對速度基準0,一切其它物體在這一體系中以C為參照系得出各自自己的“絕對速度"值。

各自與C相減,(矢量減法)

在這個參照體系中,光速C是基準零O。

靜止物體的能量為

E=mC^2

有別於牛頓系的E=(mⅤ^2)/2

因為靜止物體相對於光速C在做光速運動,

也就是E=m(C-Ⅴ)^2,因為靜止物Ⅴ=0,所以

E=mC^2

由此可知光子沒有靜質量。

因為光子E=m(C-C)^2所以光子的動能為E=m(C-C)^2=m×0^2=0

光子動能為E=O。

沒有靜質量是因為公式上任何值×O都是0,

E=m(C一Ⅴ)^2算不出m。

經過這種專業變換,在涉及高速運動時各種物體就有了統一的速度恆量,省去了各自因參照系不一致而導致了混亂。

愛氏速度(C一V)為高能高速物理提供了巨大方便,使眾多計算變的簡單。

象衛星,雷達,通信領域應用愛氏速度是必要的也是必須的。










AUTUYT


人為了計算方便將複雜的問題簡化成簡單容易使用的方法是普遍使用的,例如描述地球運動將地球看著一個質點,就這種觀點將光速設成定值來建立一整套計算公式也是可以的,問題是建立起來的公式是否正確表達客觀存在的事物。

在勻速行駛的火車上,人在火車上行走的速度與火車的運動速度相加是不能成立的,假設火車頭掛10節車廂,以每小時100公里勻速行駛,由於火車是平移運動,每節車廂相對於路基都是每小時100公里,如果人在其中一個車廂向與火車同一方向以每小時1公里的速度向前走,如果將人走的速度w1公里➕火車速度v100公里=W101公里,這是與事實不符的,在10節每小時100公里運動車廂中,沒有存在其中有1節車廂101公里運動的情況。PDF 11頁課文:當然我們必須參照一個剛體(座標系)來描述光的傳播過程(對於所有其他 的過程而言確實也都應如此)。我們再次選取我們的路基作為這種參考系。我們 設想路基上面的空氣已經抽空。如果沿著路基發出一道光線,根據上面的論述我 們可以看到,這道光線的前端將相對於路基以速度 c 傳播現在我們假定我們的車 廂仍然以速度 v 在路軌上行駛,其方向與光線的方向同,不過車廂的速度當然要 比光的速度小得多。我們來研究一下這光線相對於車廂的傳播速度問題。顯然我 們在這裡可以應用前一節的推論,因為光線在這晨就充當了相對於車廂走動的 人。人相對於路基的速度 W 在這晨由光相對於路基的速度代替。W 是所求的光 相對於車廂的速度。我們得到:w=c-v。由於人在火車上行走的速度與火車的速度相加不能成立,將人的行走換成光速同樣不能成立。

PDF 16頁課文:11.洛倫茲變換\r上面最後三節的結果表明,光的傳播定律與相對性原理的表面牴觸(第 7 節)是根據這樣一種考慮推導出來的,這種考慮從經典力學借用了兩個不確當的 假設;這兩個假設就是:\r(1)兩事件的時間間隔(時間)與參考物體的運動狀況無關。 (2)一剛體上兩點的空間間隔(距離)與參考物體的運動 如果我們捨棄這兩個假設,第 7 節中的兩難局面就會消失,因為第 6 節所導\r出的速度相加定理就失效了,看來真空中光的傳播定律與相對性原理是可以相容 的,因此就產生這樣的問題:我們必須如何修改第 6 節的論述以便消除這兩個基 本經驗結果之間的表面矛盾,這個問題導致了一個普遍性問題。在第 6 節的討論 中,我們既要相對於火車又要相對於路基來談地點和時間,如果我們已知一事件 相對於鐵路路基的地點和時間,如何求出該事件相對於火車的地點和時間呢?

課文中事件發生的地點在火車上,因此v是代表火車的速度,洛倫茲因子中1減去v火車速度的平方➗除以c光速的平方,在火車上找不到,我經常坐火車,在火車時刻表上註明火車幾時從某站離開到幾時到達某站目的地,只存在時間,速度,距離的信息,沒有洛倫茲因子存在的空間。後來學習中國成語:畫蛇添足。才有了一些理解,爬行的蛇與四腳奔騰的駿馬,在現實生活中是兩件事,現在有人將馬的四隻腳畫在蛇上,怪不得我們拿著這張圖在現實中找不到。


KongZWang


波動的速度與一個質點之速度。定義上都是v=ds/dt=lim(△s/△t) (△t→0)。

對於質點P的運動,時刻t位於點A。經過時間△t,在時刻t+△t位於點B。

△s=丨AB丨。測得這個距離時,觀測者,與A,B三者同在一個空間區域內,才能完成。

如果,這個區域在時刻t,與另一區域處於同一位置,兩個區域在△t內,產生了一個位移Ⅴ1△t與AB共線。(不然,需用粘向量之差表示△s,成為一個向量。)A點未動,△s¹=△s十V1△t。

△s¹/△t=△s/△t+V¹。

對於波動,時刻t,單波是一段曲線。在時刻t+△t。是另一段曲線。如何構成△s?在兩段曲線上各取一個相位相同的點。這是兩個質點,當媒質曲線附加運動時,也只能在兩段曲線同時停下來之後,才找得出兩個相位相同的兩個質點。這兩個質點隨附加運動一起運動。各得一個附加位移,V¹△t,Ⅴ²△t。

△s¹=△s+(V¹-V²)△t。

當△t→0時(Ⅴ¹-V²)→0

∴ds¹/dt=ds/dt。

不論附加運動是否慣性運動,波速都不改變。光是波動,光速也就不變了。

由於光線己證明是彎曲的。當測量平臺運動時,無法做到,進入望遠鏡內之光線是同一條光線。不同時刻進入不同光線。且只有接收到之時刻,才能確定光線位置(光軌道)。只好漸接測速。則只測到過二定點之光波波速。結果就是光速不變了。對於波長,不→0。當非慣性運動時,波長乚+(V¹.V²)丅。會發生改變。由於波速不變,頻率就會隨之而變。但是V=L¹*n¹=L*n。


西大數53屈


開始是為了方便,畢竟光速不變計算起來方便多了

後來發現,好多現象,比如水星的動進,用經典物理算,怎麼算都不對,科學家抓瞎了好久找不到原因,然後如果按照光速不受參考系影響來計算,就對上了。


肝帝助手


光速不變是理論上的推導,在廣義相對論中自洽,但是並不代表著光速真的不變,不同介質中,光速就不一樣


稻可道


我覺得這就是立體體量線性化必然結果,說明還在太陽🌞的體量關懷之下。

真實的現象應該是一個大方塊,在太陽引力的作用下塌縮產生了波動大致概率。

愛因斯坦也告訴你了。

但是沒敢明說。

怕上火星住。

不然不會搞這麼簡單的公式,所以烏合之眾之說不是空穴來風。過份的不能理解😊火刑是面不了的事。


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