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能找到的所有物理课本上，光速是一个常数，它不随光源速度的改变而改变，无论怎样改变光源的运动速度，即使两速相对的光相向而行，它们之间的速度依然还是光速，是不是有些懵逼？无论如何，谁看到这样的结果都是震惊的，下文我们不讨论晦涩难懂的理论，先来举两个案例，来证明下光速到底会不会随光源速度变化的！ 第一个案例：思想实验的因果律表示光速不变这个案例来自于某篇科普音频，种花家觉得很有道理，在这里介绍给各位，假设的条件是这样的： 假设一个人对着另一个人开枪，那么被枪击者会看到这样一个过程，被害人会看到凶手扣动扳机，然后击锤重重的敲击在子弹的底火上，最后看到子弹从枪口狂奔而来，击中被害人，这就是光速不变条件下的过程！那么假如光速会随着光源速度变化时又会是个怎么样的过程呢？ 被害人可能会先看到子弹朝这他飞过来，因为光速随光源变化嘛，子弹速度很快，因此子弹上的光会先到达被害人眼睛里，然后再看到扣动扳机，因为扣动扳机的光比较慢，光源基本静止的，最后则看到则是击锤的动作！ 各位有没有发现，因果律变了，子弹先到，后扣动扳机，再是击锤的动作！所以第一个案例告诉我们，光速不变维护了因果律！ 第二个案例：双星观测证明光速不变在夜空中有很多这样的天体，就是两颗恒星互相环绕公转，在我们地球上观测看来，除非是公转平面垂直地球方向，否则我们必定会看到一颗恒星靠近地球时，另一颗恒星必定是远离地球的！当前光速不变的条件下，我们看到的双星都是清晰可辨的！那么假如光速会随着光源变化呢？ 如果光速会随光源变化，那么双星看起来就是一团朦朦胧胧的光，因为同一颗恒星在于地球速度相对速度不同同情况下发出的光会先后到达，所以两颗恒星的光可能混在一起，让我们看起来分不清到底是哪颗恒星发出的光，而直接表现就是一团朦胧！ 幸亏我们这个宇宙的光速遵守光速不变理论，要不然有太多的天体会因为光速随光源变化而看不清！那样的话，很多秘密就会被宇宙吞没了 光速不变的发现历史我们先给出了结果，然后再来追溯下历史。经典力学中的速度叠加公式叫做伽利略变换，原理很简单，比如你在一列时速300千米的高铁上以10千米时速步行，那么你相对于地面的速度就是310千米/小时，这是我们中学就学到过的硬道理！这个变换是建立在牛顿绝对时空观的基础上，但爱因斯坦的广义相对论告诉我们，时空并不是铁板一块，而是会受到引力影响，因此经典力学在19世纪受到了各种挑战。 首先发难的就是水星进动问题，勒维耶用150年的水星观测记录和计算值相比，结果发现了观测与计算的差异，尽管是一个极小的数字，但勒维耶并没有忽略，纠着这一点点“误差”不放，结果就是差点把牛顿从神坛上顶下来的著名水星进动问题！ 第二个则是麦克斯韦在十九世纪六十年代发布的一组四个方程组，其中最后一个描述的是变化的磁场产生电场，而麦克斯韦的发现就是变化的电场也能产生磁场，这产生的会是一个无限循环的电磁波，不过我们今天说的倒不是这电磁波，而是从个公式能推导出电磁波的速度就是一个常数！当然那会对电磁波是不是光还有点糊涂，但麦克斯韦认为电磁波就是光。 第三个则是1887年的迈克尔逊-莫雷的以太漂移实验零结果，尽管洛仑兹给出了洛仑兹变换来解释为什么会零结果，但洛仑兹却没有抛弃以太这个概念，使得他与狭义相对论失之交臂！ 因为爱因斯坦的光速不变抛弃了以太这个概念，另一个同时性的相对性则来自于庞加莱的本地时以光速同步，另外狭义相对论效应的长度变换就是洛仑兹变换，因此爱因斯坦曾经说过，如果他不推出狭义相对论，那么最晚5年内也会有人推出来，这个人有可能是洛仑兹，也有可能和庞加莱一起！ 上图为洛仑兹公式的变换，有兴趣的朋友可以去了解下其推导过程，如果没兴趣那么就相信数代科学家心血得来的光速不变理论即可。 当然上文中的水星进动是下一相对论解决不了的，必须要用到广相的时空观，只有广相才能解决水星进动的问题，但这不是光速不变的范围，本文就不展开了。 |
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