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光速恒定的解释
很多人可能和我一样,对光速恒定感觉不是很正常,最近简单看了下爱因斯坦的相对论,对此多少开了些窍,下面我就简单说明一下我的认识。
1、光速恒定是爱因斯坦狭义相对论的2个基础假设之一,(另一个是所有惯性参照系内的物理定律都是相同的)它就像我们最初学习几何学里的公理,是不证自明的。
2、目前所有对光速测定值的不同都归结于仪器误差范围内,没有试验推翻这一假设。
3、光速恒定是洛伦兹坐标变换的必然结果。尺短钟慢是变换后的表现,两个量呈定比减少,比值为光速c。
相对光源运动(速度v)的惯性系的洛伦兹坐标x’y’z’和时间t’对原坐标系的转换公式为(洛伦兹变换):
x’=(x-vt)/(1-(v/c)2)1/2 (1)
y’=y (2)
z’=z (3)
t’=t(1-v/c)/ (1-(v/c)2)1/2 (4)
(1)、(4)式相除得c=x’/t’,光速c不因惯性系运动速度而改变。
其实,狭义相对论只是对牛顿理论中光瞬时产生、瞬时到达的修正,洛伦兹变换也只是对“同时”性中光速的时间差做了修正,简单说,相对论只是对经典力学里光的瞬时传播进行有速传播的修正。他们都没有根本的解释时间的本意,只将光的瞬时推进到恒速,因此,自己的结论无法对自己的假设证伪,我们需要对同时性和时间进行更深入的研究才能真正解释光速恒定的根本意义。
上面说的可能有些过于理论,我在举一个例子,生活中最直观的波就是水波。水波的波速只与水深有关,如果水深一样,那么在地球上任意一点的测得的水波速是一样的,它不因地球的自传速度、公转速度不同而改变。(水波既不是纵波也不是横波,但是它的直观性可以帮助我们理解)
其实能量的传播和质点的运动有这本质的不同,只要你从光波的速度去思考,会多少减轻些烦恼。
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