大家討論一下 為什麼光的速度是固定不變的

2022-11-04 08:55:18 字數 6093 閱讀 6759

1樓:斐恆

愛因斯坦2023年9月發表在德國《物理學年鑑》上的那篇著名的相對論**《論動體的電動力學》,提到光速問題的話有四段:

「光在空虛空間裡總是以一確定的速度v傳播著,這速度同發射體的運動狀態無關。」

「下面的考慮是以相對性原理和光速不變原理為依據的,這兩條原理我們定義如下:

1. 物理體系的狀態據以變化的定律,同描述這些狀態變化時所參照的座標系究竟是兩個在互相勻速平行移動著的座標系中的哪一個並無關係。

2. 任何光線在『靜止的』座標系中都是以確定的速度v運動著,不管這道光線是由靜止的還是運動的物體發射出來的。」

「對於大於光速的速度,我們的討論就變得毫無疑義了;在以後的討論中,我們會發現,光速在我們的物理理論中扮演著無限大速度的角色。」

「由此,當υ=v時,w就變成無限大。正像我們以前的結果一樣,超光速的速度沒有存在的可能。」

(《愛因斯坦奇蹟年━━改變物理學面貌的五篇**》[美] 約翰•施塔赫爾主編,範岱年、許良英譯,上海科技教育出版社2023年版 第97━98頁,第100━101頁,第109頁,第127頁。)

光速不變第四解為質速解,此解從質速關係得來。愛因斯坦質速關係式:

m=m0/√1-υ2/c2(m為運動質量,m0為靜止質量,υ為物體運動速度,c為光速)說明:物體以遠低於光速的速度(人體尺度下)運動時,質量變化不明顯,增加的質量忽略不計,可認為質量不變,以經典力學規律足可以應付計算需要。但接近光速運動時,物體質量增加較多,隨著向光速的靠近,質量趨向無限大。

大小兩極相通,質量無限大因兩極同一又為無限小,質量無限小可視為零,因此光子無靜止質量。光作為極限物,大小同一,動靜也同一,無靜止質量即為無運動質量。從質速關係式也可得m0=0時,m=0,υ=c時,此公式不成立。

有人認為沒有質量怎會有能量?須知電磁場為能量場,光量子又是能量子,因光子無質量,任一能量值在與質量對比時都為無限大,因無質量,運動中也不消耗能量,除傳遞能量給其它物體外,光子能量足以保持其速度不變。

光子無質量為知性所不容,人們到處尋找有質量的根據。有人認為光有光壓為有質量表現,但不知光壓乃光電效應表現,是光量子、光能轉化為電能的表現。也有人引愛因斯坦質能公式:

e=mc2(e為能量,m為慣性質量,c為光速),認為有質量才有能量,這就和前述質速公式衝突,這種衝突說明光作為極限物,獨立於兩式之外。我們根據另一能量公式:e=hν(e為能量、n為普朗克常數、ν為光頻率)可計算出一定頻率光之光子能量,使m=hν/c2推導光子潛質量。

注意,這裡指的是一定能量必對應一定質量,但對光子而言這只是其潛在質量而非實在質量,這就是實驗中找不到有質量的光子的原因,潛在質量只說明可以轉變為多少質量。如按經典力學觀點非認定光有質量,電磁場有質量,真空作為光量子場就要表現出巨大質量,一切有光的場所也會有沉重的質量壓力,含有電磁場的粒子質量都需加倍, 引力定律還會使真空形變。推理繼續,光越強,質量越大,引力越大,恆星都變成了黑洞,豈不荒謬!

電磁場為能量場,引力場為質量場,二者進一步同一才將潛在的質能關係揚棄為真實關係,這卻不是本篇所論之題。還有人以光線在引力場中彎曲來證光有質量,有質量的東西才受引力吸引。我們知道,能量為斥力,不受引力作用影響,至於為何會彎曲,以後自會了解。

電磁場有能量而無質量,引力場有質量而無能量,實物處二者間而兼有之,我們需再走一段才能真正瞭解它們。

光速不變的第五解為時空解,時空解源自愛因斯坦相對論。相對論告訴我們,物體高速運動時會發生「尺短鐘慢」的現象,這種現象在低速運動中變化極小,可按牛頓力學定律視其無變化,但在高速中變化明顯。如沿運動方向取1米的標尺,以地球時間1秒計算,每秒速度在3萬公里時,1米為0.

995米,1秒為1.01秒;在15萬公里時,1米為0.866米,1秒為1.

15秒;在29.7萬公里時,1米為0.141米,1秒為7.

1秒;在29.99萬公里時,1米為0.02米,1秒為50秒。

當物體運動速度達到光速時,物體沿空間方向的尺度會縮短為零,時間會慢到停止。

υ(公里/秒)

ι0(米)

ι(米)

t 0(秒)

t(秒)

0.1c=3萬

1 0.995

1 1.01

0.5c=15萬

1 0.866

1 1.15

0.9c=27萬

1 0.436

1 2.29

0.99c=29.7萬

1 0.141

1 7.1

0.9998c=29.99萬

1 0.02

1 50

c=29.9792 458萬

1 01 0「尺短鐘慢」效應說明空間和時間是隨物質運動速度的變化而變化的,它適用於一切物質,包括光。光速下,時鐘停擺,零時間意味著光在傳播過程中不消耗時間。空間是物質的延展性,時間是物質變化的連續性或延展性。

沒有時間就意味著物質靜止不變,保持原狀,所以光速不變。零時空雖是合理推論,是自然現象、自然法則,也為知性形而上學所不容。更有一部分人認為運動是絕對的,靜止時相對的,不但把運動與靜止相割裂和對立,且把本應一併使用的對應範疇——相對與絕對分贈不同事物,在形而上學中也淪落到低層次。

辯證法認為有無同一。零時空並不意味著真的一無所有,而是說我們無法測量這時空。無數光量子溶為一體,共同構成大統一場,不分彼此,此光即彼光,因為你無法分離出單個的光量子,你也就無法給定某個量子以特定的空間和時間。

這一現象與經濟學中全民所有疑難類同:生產資料歸全體人民所有,每個人都擁有生產資料,這只是象徵性的;每個人又不擁有生產資料,這是實際性的,無法確定哪些生產資料是某個人的,結果無產階級仍是無產階級。世風日下情況下,私心膨脹,就變成你的也是我的,不拿白不拿,大家都拿,拿大家的。

人類生活領域比起這宇宙來,渺如塵沙,不值一提。人長期生存於人體尺度領域中,其生活經驗及認識侷限於此,這個世界的兩極——極大和極小都在我們世界之外。如果不是近代人類面臨生存危機,迫使我們跨入兩極神祕之域,尋求新的生存空間,我們將永不能理解老子及黑格爾的辯證思想。

2樓:天才苗

不是不變,只是它已經到達了人類所認知速度的極限,再討論無意義。

3樓:擊空明溯流光

光速的奇特不在於它的不變,而在於它的極速.也就是沒有什麼速度可以超過它.

現在再回到這個問題上來.事實上光速也只是在相同的介質裡速度不變而已,如果它從空氣進入水中,速度也就變了.

而相比而言,聲音在相同的溫度相同的介質下,它的速度也是一個常數.很多波如**波也是一樣.

同樣的,光波也是波的一種,它在相同的介質裡速度不變也沒什麼奇怪的.

4樓:為顛覆而來

光速不變是狹義相對論的假設,是狹義相對論的推理依據.而實際上,狹義相對論的結論與觀察資料符合得很好,這說明這一假設能解釋很多問題.

光速是否真的不變,在物理學界仍有爭議.像光速不變與黑洞理論是否矛盾,在光速不變的前提下空間是幾維等,都是有多種結論和解釋的.

5樓:匿名使用者

光在水裡的速度?!是否不變

為什麼說光的速度是驚人的?

6樓:匿名使用者

因為到目前為止,光的傳播速度最快,不管在那種介質中傳播,它的速度最快,譬如,光在空氣中以3.0×10^8m/s 速度向前傳播,這速度很快,所以說光的速度是驚人的,希望對你有幫助

7樓:長鞭無敵

光在真空中的傳播速度是299792458米/秒,波動範圍:加/減100米,一般取近似值30萬千米/秒.

光通過不同密度的物質時會發生折射,

折射率越高,在介質中的速度越慢.

光在水中的速度是在真空中時的3/4,

在玻璃中為2/3.

愛因斯坦認為,

光速在任何情況下都是不變的,

光速是無法超越的最高速度.

他的「相對論」已為世人承認.

為什麼光在任何參考系裡的速度都不變?

8樓:斐音景

愛因斯坦認為如果在不同路程中光速總是不變,那麼就是空間在扭曲,是光將空間扭曲了,使光通過的路程增大或減小,從而達到速度相同

9樓:匿名使用者

光速不變只是假設出來的,並沒有做過實驗!

為什麼說光速對於不同的觀察者來說速度是不變的

10樓:匿名使用者

這是光速不變原理。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。這個數值是299,792,458 米/秒。

1. 物理體系的狀態據以變化的定律,同描述這些狀態變化時所參照的座標系究竟是兩個在互相勻速平行移動著的座標系中的哪一個並無關係。

2. 任何光線在『靜止的』座標系中都是以確定的速度v運動著,不管這道光線是由靜止的還是運動的物體發射出來的。」

「對於大於光速的速度,我們的討論就變得毫無疑義了;在以後的討論中,我們會發現,光速在我們的物理理論中扮演著無限大速度的角色。」

「由此,當υ=v時,w就變成無限大。正像我們以前的結果一樣,超光速的速度沒有存在的可能。」

光速不變第四解為質速解,此解從質速關係得來。愛因斯坦質速關係式:

m=m0/√1-υ2/c2(m為運動質量,m0為靜止質量,υ為物體運動速度,c為光速)說明:物體以遠低於光速的速度(人體尺度下)運動時,質量變化不明顯,增加的質量忽略不計,可認為質量不變,以經典力學規律足可以應付計算需要。但接近光速運動時,物體質量增加較多,隨著向光速的靠近,質量趨向無限大。

大小兩極相通,質量無限大因兩極同一又為無限小,質量無限小可視為零,因此光子無靜止質量。光作為極限物,大小同一,動靜也同一,無靜止質量即為無運動質量。從質速關係式也可得m0=0時,m=0,υ=c時,此公式不成立。

有人認為沒有質量怎會有能量?須知電磁場為能量場,光量子又是能量子,因光子無質量,任一能量值在與質量對比時都為無限大,因無質量,運動中也不消耗能量,除傳遞能量給其它物體外,光子能量足以保持其速度不變。

光子無質量為知性所不容,人們到處尋找有質量的根據。有人認為光有光壓為有質量表現,但不知光壓乃光電效應表現,是光量子、光能轉化為電能的表現。也有人引愛因斯坦質能公式:

e=mc2(e為能量,m為慣性質量,c為光速),認為有質量才有能量,這就和前述質速公式衝突,這種衝突說明光作為極限物,獨立於兩式之外。我們根據另一能量公式:e=hν(e為能量、n為普朗克常數、ν為光頻率)可計算出一定頻率光之光子能量,使m=hν/c2推導光子潛質量。

注意,這裡指的是一定能量必對應一定質量,但對光子而言這只是其潛在質量而非實在質量,這就是實驗中找不到有質量的光子的原因,潛在質量只說明可以轉變為多少質量。如按經典力學觀點非認定光有質量,電磁場有質量,真空作為光量子場就要表現出巨大質量,一切有光的場所也會有沉重的質量壓力,含有電磁場的粒子質量都需加倍, 引力定律還會使真空形變。推理繼續,光越強,質量越大,引力越大,恆星都變成了黑洞,豈不荒謬!

電磁場為能量場,引力場為質量場,二者進一步同一才將潛在的質能關係揚棄為真實關係,這卻不是本篇所論之題。還有人以光線在引力場中彎曲來證光有質量,有質量的東西才受引力吸引。我們知道,能量為斥力,不受引力作用影響,至於為何會彎曲,以後自會了解。

電磁場有能量而無質量,引力場有質量而無能量,實物處二者間而兼有之,我們需再走一段才能真正瞭解它們。

光速不變的第五解為時空解,時空解源自愛因斯坦相對論。相對論告訴我們,物體高速運動時會發生「尺短鐘慢」的現象,這種現象在低速運動中變化極小,可按牛頓力學定律視其無變化,但在高速中變化明顯。如沿運動方向取1米的標尺,以地球時間1秒計算,每秒速度在3萬公里時,1米為0.

995米,1秒為1.01秒;在15萬公里時,1米為0.866米,1秒為1.

15秒;在29.7萬公里時,1米為0.141米,1秒為7.

1秒;在29.99萬公里時,1米為0.02米,1秒為50秒。

當物體運動速度達到光速時,物體沿空間方向的尺度會縮短為零,時間會慢到停止。

υ(公里/秒)

ι0(米)

ι(米)

t 0(秒)

t(秒)

0.1c=3萬

1 0.995

1 1.01

0.5c=15萬

1 0.866

1 1.15

0.9c=27萬

1 0.436

1 2.29

0.99c=29.7萬

1 0.141

1 7.1

0.9998c=29.99萬

1 0.02

1 50

c=29.9792 458萬

1 0 1 0

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