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【姚杰的回答(43票)】:首先，要理解这个问题，最重要的可能不是学识，而是心态．因为这是一个远远超出日常生活经验的物理定律，所以跟人的常识似乎相悖．也因此需要保持一个open mind来理解．实际上，人类长久以来是生活在一个低速的世界当中，即使宇宙飞船的速度跟光速相比也是微不足道的．这样一个远离正常经验的事物，具有新的规律也就是不奇怪的了。就像其他几条基本物理原理一样，惯性系中的光速不变原理不是凭空想象也不是通过数学计算得到的，而是通过实验测量得到的。无数次的实际测量得到的光速都是完全相同的，无一例外，那么在人类认识世界的的过程中，自然就归纳出了光速不变原理。与此类似的还有牛顿三定律，万有引力定律等等。但光速不变原理的传奇色彩在于在大量的实验数据出现之前，爱因斯坦就已经把它作为基本假设之一提出了狭义相对论。如果之后的实验表明光速并非不变，相对论也就成了废纸。当然爱因斯坦的相对论也不是空中楼阁，前面刘斌的答案中就提到了麦克斯韦方程组和麦克尔逊干涉实验很早已经暗示了光速不变。这其中的历史掌故也算是比较有趣的，可惜本人不是研究科学史的，对细节方面就一无所知了。讲到这里，我希望带给大家一个印象，就是光速不变和万有引力的存在一样，是自然规律，只不过人类很早就认识到了后者，而很晚才认识到前者。也就是说，光速不变是我们这个世界之所以如此运转的原因之一，而不是结果。以上是我针对此问题的答案，以下简单聊聊非惯性系中的光的传播。前面也已经有人提到光速不变的前提是在惯性系中。在非惯性系中，光速并非不变的。广义相对论认为非惯性系与引力场是等价的。而引力场的存在，代表着空间的扭曲。打个简单的比方，就好像文人们常用的折扇，打开时两边的距离差不多有一尺多，但你把它合上，扇面发生了扭曲，两边的距离就只剩下了一寸。如果一只蚂蚁沿着扇面跑，它觉得跑了一尺路，但由于空间的扭曲其实只走了一寸而已。与此类似，光在扭曲空间中跑的速度与平直空间是不同的。这其中的变换可以通过专门的数学工具来计算。当然这里就无法展开说了。希望我写的这些能对大家有所帮助。如有错漏，还望指正。 【陳浩的回答(22票)】:昨天答了个烂答案，今天发现原来有过重复问题。所以重定向过来，把自己的烂答案也转移过来罢。知乎防重不给力，搜索不给力。＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝受邀。
【朱松清的回答(9票)】:真空中的光速不变是光的本质决定的。光速的本质是电磁波波速。狭义相对论实现了电磁学与力学的统一。光速是联系力学与电磁学的桥梁。这是宇宙的物理性质，是物质的运动本质。是我们观察到现象，并由麦克斯韦理论证明的。这也是物理学对称性的核心。1918年德国女数学家尼约特（A.E.Noether,1882-1935）发表了著名的将对称性和守恒律联系在一起的定理，即尼约特定律：从每一自然界的对称性可得到一守恒律；反之，每一守恒律均揭示蕴含其中的一种对称性。而且实验物理学家发现光速是个常量，与观测者的运动状态无关。通过光速不变，会导致推论出高速运动的时间膨胀，和空间收缩，甚至E=MC2爱因斯坦甚至宣布世界的一切事物都是以光速在时空中运动。这就是我们对时间的定义。高速运动的系统里意味他在时间里的运动比静止系统的慢，因为他在时间里的运动有些转移到空间了，所以他的钟会变慢。进而推论假如系统在时间里的运动完全转移到空间来了，系统在空间的运动速度就达到最大速度。进而推论到以光速在空间运动的系统，没有一点在时间运动，因此光子不会老，从大爆炸出来的光子到今天依然一样，在光速下，没有时间的流逝。“对于大于光速的速度，我们的讨论就变得毫无疑义了；在以后的讨论中，我们会发现，光速在我们的物理理论中扮演着无限大速度的角色。”“由此，当υ=V时，W就变成无限大。正像我们以前的结果一样，超光速的速度没有存在的可能。”这时需要引进洛仑兹变对称性，它的基本意思是这样的，一个物理定律对不同的惯性系都有不变的形式结构，同时在不同的惯性系看来光速是不变量。爱因斯坦用洛仑兹变换检验和改造了牛顿力学，使之成为洛仑兹不变的力学理论——狭义相对论。“所谓相对论，与其说是一种理论，不如说是对物理理论的一种很合理很基本很公理化的要求”，就是要求物理理论要满足洛仑兹不变性。爱因斯坦对上帝思想的直觉判断，他相信上帝的思想和美学极其简单，它不过就是要求上帝的旨意不能因时因地因人而异，于是这个简单得不能再简单的要求演绎出特别费解和深奥的理论。但再费解的东西也必须能被理解，比如，光速是常量，如果一个奔跑的人（速度为V）向你抛来一个光速(c)的苹果，按常理苹果速度是V+c 的话，那么会出现什么情况呢？你将先看到飞来的苹果，后看到投掷的动作。狭义相对论与以前的物理学规律一样，都只适用于惯性系。但事实上却很难找到真正的惯性系，爱因斯坦有一个“愉快的思想旅程“，他发现在一个空间的人是区分不出他是以1G的加速度飞行，还是在地球上，这就是”等效原理“，---加速度和引力是等效的----这样就可以用加速度来理解引力了。然后他发现了在加速度飞行飞船上的射出的光线是弯曲的，而光线总是按最近的距离传递，进而推论引力会导致空间弯曲，“质量导致时空弯曲，而弯曲的时空又决定物质的运动”“Matter decides times and space, time and space decides the movement of matter”。这是广义相对论的最简单文字表述了，虽然数学上表述和求证相当复杂。而且在量子力学里，时空的变化的相对，随时因粒子位置不同而改变。 事实上他包含了及其深刻的对称性，广义坐标不变性。不同的加速度时空体系，测得其他体系的速度是不同的，但在本体系中的物理定律不变。我举个例子，一个以近似光速运动的粒子，在地球人看寿命是8秒，此后衰变，而在粒子自身的时钟里它自我感觉存活了2秒，在地球人看它奔跑了8倍光速的距离，在它自己看来，它只跑了2倍光速的距离。所以在洛仑兹变换下，同一个物理事件，用不同惯性系的时钟所测量出的运动距离、运动时间都不相同，但是同一个事件在不同惯性系看来不仅能推导相同的物理定律，而且能测量出相同的光速。事实上对称性的最终定义是变化中的不变性------宇宙中只有光是不变的，神说我就是光，光速在空间运动的系统，没有一点在时间运动，所以没有时间的流逝。，所以他说我是从永远到永远的，我就是当下。所以人们在对称性的执着追求，乃是追求宇宙中的真理和创造者。 【赵智沉的回答(12票)】:光速恒定，基于两个层面：1，理论协变性的需要：电磁场在真空中传播不依赖于媒介，其传播速度也不依赖于参考系。换言之我们不可能通过观测光速得知自己处于哪个优越的参考系——因为所有惯性参考系地位平等。2，狭义相对论的基础：一个理论体系是否“正确”，其证实与证伪过程融合大量非客观因素，这不仅是一个观测技术问题，更是一个科学共同体的社会学问题。但是，一个理论至少在数学上必须自洽。狭义相对论的自洽基础就是光速恒定。狭义相对论的伟大意义在于在物理上重新定义了传统观念中的“时空”。在这个理论中，“光速恒定”定义了时空，而不是反过来。 【Pirate Henry的回答(6票)】:首先，任何的理论都是假设。其次，任何被实验证明的定律，只是尚未被证伪的假设。第三，任何基于推导的定理都是建立在假设上的假设。第四，光速不变性是狭义相对论基于的假设，主要是说光速不依赖于测量的坐标系的选择。没有实验至今证伪，且狭义相对论用起来还不错。所以大家就继续假设它的适用性。最后，以上理论其实也是假设。 【刘斌-邦比快跑的回答(4票)】:这个问题问的不是很清楚，所以分拆成两个问题来回答：1、光速是不是在所有介质里都是一样的？答：不是，事实是大家平常说的光速是光在真空中的速度。在其他介质的光速和真空中并不一样：光在水中的速度：2.25×10^8m/s光在玻璃中的速度：2.0×10^8m/s光在冰中的速度：2.30×10^8m/s光在空气中的速度：3.0×10^8m/s光在酒精中的速度：2.2×10^8m/s（摘自百度百科）2、我想这个问题想问的应该是“光速不变原理”是怎么回事，首先来说一下什么是光速不变原理：光速不变原理是狭义相对论的两个基础公设之一，在狭义相对论中，指的是无论在何种惯性参照系中观察，光在真空中的传播速度相对于该观测者都是一个常数，不随光源和观测者所在参考系的相对运动而改变。这个数值是299,792,458 米/秒。（也就是说在真空中的一道光，你静止的时候观测他的速度是c，如果你在一个跟光反向运动的汽车上观测到的光速还是c）光速不变原理的证明：光速不变原理是由联立求解麦克斯韦方程组得到的，并为迈克耳孙-莫雷实验所证实。光速不变原理是爱因斯坦创立狭义相对论的基本出发点之一。在广义相对论中，由于所谓惯性参照系不再存在，爱因斯坦引入了广义相对性原理，即物理定律的形式在一切参考系都是不变的，这也使得光速不变原理可以应用到所有参考系中。但是各种光速不变的实验都只能证明回路光速不变，从未能够证明单向光速不变，甚至把单向光速视为不可观测的量。因此光速不变原理至今还是一个有待证实的假说。（Via 维基百科）（以上这段我没有理解，只是引用，望有高人能用通俗的语言解释） 【Ivony的回答(2票)】:光速恒定是事实，而不是结论。简单说光速恒定就像1+1=2一样没有为什么，因为他就是。造成疑惑的根本在于，光速恒定与我们日常观察中得出来的经典力学理论是相冲突的。譬如说我们知道如果在火车里向前面扔苹果，那么苹果相对于火车外静止的人的速度一定快于火车相对于他的速度，因为那是火车和苹果速度的叠加。这就是伽利略变换，也是我们一直学习的经典力学结论。 但是，由于光速恒定是一个事实，所以我们只能说经典力学出现了问题，不能解释光速恒定这一事实。光速恒定也不可能在经典力学框架下得到理解和诠释。所以，如果不抛弃伽利略变换，就无法理解和解释光速恒定。一般来说，古代的物理学假设是很容易被证伪的，例如亚里士多德宣称大的铁球比小的铁球会下落的更快。但随着观测手段和工具越来越先进，很多物理规则变得不是那么的一目了然，例如万有引力，我们无法看到两个网球会互相吸引。但这并不妨碍他们的客观存在，就像苹果会砸到牛顿的脑袋一样。人们做过许多的思维实验来试图营造超光速的场景，例如在一个光速前进的火车里面向前扔苹果，或是两束光线的相对速度。这种思维实验很容易被制造，这也是大多数人无法理解的主要原因。但抛开这些思维实验，现在精密观测的结果表明光速在任何参考系中都是一个常量，这些实验巧妙的利用了地球公转的速度（约等于三十公里每秒，光速的百万分之一）来对光速进行影响，所以光速恒定基本是确认无疑的。或者说假设光速不变的物理学理论更为简洁和符合观测结果。 【钢盅郭子的回答(2票)】:介质中的光速降低本质上是构成介质的原子吸收旧光子并释放新光子的过程单个光子的速度并没有降低 【IUmplt的回答(1票)】:根据麦克斯韦方程组，可以直接从计算上得到真空中电磁波的速度，而光就属于电磁波。爱因斯坦的狭义相对论摒弃了以太的概念，即真空中电磁波的速度并不是相对于以太（人们设想的真空），而是绝对的。由此发展出的相对论经过了实验的证实，也证明了麦克斯韦方程组的正确性。 【武国仁的回答(0票)】:我的理解：如果你认为光速是可变的，也没有错，只要你能根据你对光速可变的假设，能够合理解释种种现象，比如：引力透镜。 【Albert的回答(0票)】:因为迈克尔逊（Michelson）的实验测出的光速恒定，而且没有实验可以推翻这个结果。如果要圆这个“光速不变”假设，牛顿经典物理便不再适用。于是爱因斯坦在这个最重要的假设上创建了狭义相对论，在这个理论体系中，时空可以变化，“交换”了光速的不变。如果未来有实验可以推翻迈克尔逊当年的实验结果，那么光速就不是恒定的了，于是也不再需要狭义相对论中种种有悖于自觉的结果了。 【Ling Zhang的回答(1票)】:真空中光速恒定是相对论体系的一个假设，这个假设得到了一些实验的证实。这个假设还包含了一些隐含的设定，比如速度，比如光，比如空间，比如时间。如是而已。 【Warrior.Qiu的回答(0票)】:真空中的光速是恒定的。上面说了那么多，这其实一句话就可以解释：我们的测量工具是什么？就是光。物理学中通常都是用量子工具来测量，而量子的移动速度就是光速(我们宇宙中最快的了)，所以根据相对论来说，测量工具和测量物是相对恒定的，那么结果也就是相对恒定的了。 【醉放先生的回答(1票)】:相对论里，光速是不变量，这样就什么都好解释。如果光速是可变量，那什么都不好解释了，那相对论就..............。本人一向简短，这次详细一点补充一下：从问题看，应该问的是与相对论有关的。1.科学理论往往是通过科学假说，经过一系列的演绎、推导，产生结果或预测。如果其预测得到实验或观测证实，那这一个理论的假设就应该接受。2.相对论假设：a.物理定律在所有惯性系中都相同；b.在所有的惯性系中光速是一个常数；c.惯性质量等于引力质量（a.b.是狭义，c.是广义），爱因斯坦以这几个假设为前提，用微分几何、张量运算来推导、演译相对论。近百年前，剑桥大学天文台台长的爱丁顿于1919年宣布了他的观测结果，相对论的预测---光线在引力场的偏移得到证实。现在，已有比较多的实验证实相对论的正确。因而，我们就应接受相对论的假设。3.从相对论到标准模型、超对称理论，物理学家们不断地求解作用量。爱因斯坦曾说寻找物理规律的过程就是寻找不变量的过程。在狭义相对论里，光速、静质量、固有时间、固有长度就是不变量。即在所有的惯性系中都是不变的。4.基于数学领域的哥德尔不完备性定理，在任何公理化形式系统中，总存留着在定义该系统的公理的基础上既不能证明也不能证伪的问题。也就是说任何一个理论都有解决不了的问题。所以相对论也不能解决所有问题。再补充一点：研究之门（一个科研社交网站 http://researchgate.net）就有反相对论的群组，我也加入了这个群组，但本人是相对论的支持者。在美国，就连达尔文的进化论都有很多人反对，这是比较正常的。 【郑雅尼的回答(0票)】:因为光速就是个概念，就像肉眼在不同参照物系统里能看到的的地平线，你看到它永远在那里，但是永远追不上;没有质量的物质的最大速度极限就是光速，就像温度也不是无限的，有绝对零度概念一样;但是到不一定不存在超光速的物质... |
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