光于真空中,其速度是不变的吗
- 教育综合
- 2023-03-11 17:43:56
光速在真空中会不会发生变化?有什么依据?
关于我们现在人类所了解的这一篇宇宙究竟是怎样的存在,这对于我们人类本身都是一个巨大的疑问,现在这样的疑问已经尚需升到关于哲学问题方面了。关于未来人类的发展,我们人类该如何去做到探索宇宙的方式。那么近些年来,我们人类对于哲学本身的一个发展也在不断的探索,而科学的发展也在一定程度上有利于哲学本身的一个发展。而其中也包括速度,不知道在目前我们人类可以探测的速度当中,光速是最快的。光速在真空中会不会发生变化,有什么依据?其中的答案有以下几点。
一、关于光速这个东西。首先第1点就是关于光速,光速就是光在空气中传播的速度,而这样的速度,科学家通过一次次的探索或者通过一个例子来进行,不断的缩小演变所得到的速度大约约293,000左右公里每秒的速度,这样速度很显然已经快过我们人类现在所能制造的各种飞行速度的几百倍左右的一个水平。一秒当中可以跨越30万公里,可以看得出这样的速度究竟是有多快。
二、光在真空中的传播。其次,另外一点就是光在真空中的传播速度也依旧是非常的快速的,也大概也能达到近30万公里左右每秒的一个距离速度。也正是如此,人们现在也在努力的不断研究,关于光是在真空当中如何传播,而且我们人类在未来如何该实现光速飞行,这都是困扰我们科学家的一个重大问题。
三、关于未来本身的一个人类发展。最后一点就是关于我们人类未来本身的一个发展,我们人类肯定未来会探索更庞大的宇宙知识不容否认的事实,但也正因为如此。探索庞大宇宙,需要更快的一个飞行速度,那么光速就被我们人类作为以后能够飞行或者遨游宇宙的速度。
任何光在任何情况下光速都是不变的吗?
理论上在真空中任何光的光速都是不变的,都等于30万公里/秒。 如果传播介质不一样,光速就会改变。例如在水中光速就会变慢,与在真空中的传播速度是不一样的。在空气中,如果大气密度改变,光速也会发生微小的变化。为什么真空中的光速不变?
首先 光是波,波在介质里传播,介质决定波长,波长跟频率决定波速。 真空中介质均匀 没有密度差 所以光速是不变的光速真的不会变吗?
光速不变指的是不管在什么惯性系下面测得的光速都等于c=3x10^8m/s.
人类是在测量光速的时候发现这一点的,人们发现,在地球上测太阳发出的光,如果地球表面自转速度是v,本来以为在背向太阳光运动的A点测量到太阳光的速度会是c-v,而在面向太阳光运动的B点测量到的速度是c+v。可是结果却是在A点和B点测量到的速度都是等于c,和A点B点所处的状态完全无关。
所以,为什么光速会是不变的呢?
虽然这个问题现在并没有一个明确的答案,而只是人类在对宇宙的观察中发现的一个现象。但可以推测,其中很重要的一点就是,这个宇宙是处处平等的。
就像是一个圆,上面的每一个点,对于这个圆来说都是平等的,没有哪一个点是特殊的。而如果是一个正方形,上面角上面的那个点就和边上面的点不是平等的了。
具体到一个宇宙,假如一个宇宙1里面有A和B,他们两个是以速度v相对运动,假如这个宇宙有一个确定的空间,就比如在这个宇宙里,A是静止的,而B是以速度V运动。那么这个宇宙1就是不平等的。因为A的状态和B的状态不平等。
而在另一个宇宙2里,这个宇宙的空间是不确定的,对A来说,自己是静止的,B以速度v运动,而对于B来说自己是静止的,而A以速度v在运动,那么在这个宇宙2里A和B又是平等的了。这个宇宙2就是一个处处平等的宇宙了,没有哪一个点是特殊的,而我们这个真实的宇宙也是这样。
这会有些难理解,你可以把空间想象成水,在前一个不平等的宇宙1里,水的状态是确定了的,A相对于水静止,所以A是静止的,B相对于水是运动的,所以B是以速度v运动。而在宇宙2里,水的状态是不确定的,你不知道水是往哪个方向运动的,在A看来水是相对自己静止的,而B看来水也是相对自己静止的,其实就是说在宇宙2里,空间的状态是不确定的,会因为观察者的不同而不同。
我们这个宇宙,我们从地球上向所有方向看过去,最远最远都是只能看到500亿光年的宇宙,就是说我们的可见宇宙是一个半径500亿光年的球形,而我们地球就正好是在这个球形的正中央。从哥白尼否定了地心说之后,到了现在又发现,地球真原来真的是这个宇宙的中心。
但这并不代表地球在这个宇宙就是特殊的,如果你从另外一个星球看,同样的,你也会发现自己是在一个500亿光年半径的球的正中央,在我们这个宇宙,所有的位置都是自己所处宇宙的中心,所以宇宙中所有的点是平等的。
那么这怎么能推导出光速是不变的呢?
光的本质是电磁波,不像是其他的波,比如声波,机械波需要通过介质传播,声波需要通过空气传播,到了真空中就不能传播了。而光,在真空中也同样可以传播,就好像是不需要任何介质,但其实我们就可以把空间看作光的传播介质。
回到我们之前所说的宇宙1,在宇宙1里,有一束光在空间里运动,在A看来,空间相对自己是静止的,所以A测得光的速度就是光在空间里本来的速度c,而在B看来,自己是以速度V相对空间在运动,所以B测得的光的速度是c-v。这样在有不平等的宇宙1里,光速是可变的。
而在处处平等的宇宙2里,即我们这个真实的宇宙,在A看来,空间相对自己是静止的,所以A测得光的速度就是光在空间里本来的速度c,同样在B看来空间相对自己也是静止的,所以B测得光速也是c,所以在这个宇宙里,光速是恒定的c。
光速是不变的,在我们看来是一个特别奇怪的东西,可如果细想的话,如果光速是可变的,那其实才是真的奇怪了。 光速是不变的,在我们看来是一个特别奇怪的东西,可如果细想的话,如果光速是可变的,那其实才是真的奇怪了。
光速不变原理
光速不变原理:真空中的光速对任何观察者来说都是相同的。
光速不变原理,在狭义相对论中,指的是无论在何种惯性系(惯性参照系)中观察,光在真空中的传播速度都是一个常数,不随光源和观察者所在参考系的相对运动而改变。这个数值是299,792,458 米/秒。
光速不变第四解为质速解,此解从质速关系得来。爱因斯坦质速关系式:m=m0/√1-υ2/c2(m为运动质量,m0为静止质量,υ为物体运动速度,c为光速)。
说明:物体以远低于光速的速度(人体尺度下)运动时,质量变化不明显,增加的质量忽略不计,可认为质量不变,以经典力学规律足可以应付计算需要。但接近光速运动时,物体质量增加较多,随着向光速的靠近,质量趋向无限大。
大小两极相通,质量无限大因两极同一又为无限小,质量无限小可视为零,因此光子无静止质量。光作为极限物,大小同一,动静也同一,无静止质量即为无运动质量。从质速关系式也可得m0=0时,m=0,υ=c时,此公式不成立。
须知电磁场为能量场,光量子又是能量子,因光子无质量,任一能量值在与质量对比时都为无限大,因无质量,运动中也不消耗能量,除传递能量给其它物体外,光子能量足以保持其速度不变。