1樓：杭德肥倩
光速不變原理
光速不變原理，在狹義相對論中，指的是無論在何種慣性系（慣性參照系）中觀察，光在真空中的傳播速度都是乙個常數，不隨光源和觀察者所在參考係的相對運動而改變。這個數值是299,792,458
公尺/秒。
光速不變原理是由聯立求解麥克斯韋方程組得到的，並為麥可遜—莫雷實驗所證實。光速不變原理是愛因斯坦創立狹義相對論的基本出發點之一。
在廣義相對論中，由於所謂慣性參照系不再存在，愛因斯坦引入了廣義相對性原理，即物理定律的形式在一切參考係都是不變的。這也使得光速不變原理可以應用到所有參考係中。
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乙個並無關係。
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，范岱年、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。
2樓：匿名使用者
光速不變是實驗得出的結果，雖然這違揹人的直覺，但它是自然界邏輯簡單性原則的一種結果。我們可以在實驗結果的基礎上反過來解釋光速不變。
我們先了解一下相對論裡為什麼「速度越快時間越慢」。下面一步一步來進行解釋：
能量是什麼？能量是乙個間接觀察的物理量，被視為某乙個物理系統對其他的物理系統做功的能力。功被定義為力在物體沿力的方向發生位移的空間積累效應，並且等於力與在力的方向上通過的位移的乘積。
在地球上你將1千克的物體舉高2公尺和將2千克的物體舉高1公尺所做的功是一樣的。勢能變化△e=fs
本文中各個字母所代表的含義：e—能量 f—力 s—距離 m—質量 a-加速度 v—速度 t—時間 c—光速
能量的乙個表示式是力和位移的乘積，力是質量和加速度的乘積，加速度又是速度變化量和時間的比值，而速度又是位移和時間的比值。f=ma a=△v/t v=s/t
假設一開始絕對能量和絕對速度為零，現在速度為v，則（主要用於概念上的理解）：
e=(ms/t^2)s=m(s/t)^2
宇宙中光的速度保持不變（我們先假設光速不變這一實驗結果是正確的），任何物體相對於光都在做光速運動。
人們習慣站在自身的角度來評判其它事物的速度，當你不再將光速看成是一種速度時，你也就不難理解為什麼e=mc^2（質能關係式）。（前面提到e=m(s/t)^2）
s=vt,當速度不變（保持光速），距離變長，時間的數又是相同時，就會導致時間膨脹（時間變慢）。
另一方面，物體的質量引起空間彎曲，使得周圍物體產生加速度現象，表現出時間膨脹（時間變慢）。
在運動中，速度越快時間越慢；在引力場中時間越慢速度越快。這也許就像程度心理學中的程度和邏輯相互結合互相關聯那樣，運動和時間（時間是邏輯的量子化）不能分開表述，它們是相互結合互相關聯的。
下面我們來理解空間、時間和物質的關係：
空間和時間是物質運動的存在形式，沒有無物質的空間和時間，也沒有無空間和時間的物質。
速度和時間是相互結合互相關聯的。速度不變，時間變慢，體現物質的空間性。時間不變，速度變快，體現物質的時間性。
光速不變體現了物質的空間性，引力現象體現了物質的時間性。就像粒子的波粒二象性那樣，通過不同的觀察方式，你會發現物質有時體現波動性，有時體現粒子性。
我們分別從物質的各個方面來觀察。「速度不變，時間變慢，體現物質的空間性」，但如果時間慢到靜止，也就沒必要談速度。「時間不變，速度變快，體現物質的時間性」，當速度達到瞬移時，是否同樣無需談時間。
這些與程度和邏輯的相互結合相矛盾。
宇宙中程度和邏輯是相互結合互相關聯的，因為這更加符合自然界的邏輯簡單性原則。無論從量子力學中粒子的波粒二象性（粒子的速度和最終位置的結合），還是波粒二象性導致世界量子化（既需要有程度又需要有邏輯），又或者是廣義相對論中質量和空間度規的結合，似乎都符合程度和邏輯相互結合這一規律。
程度和邏輯的結合導致了宇宙中時間無法靜止（我彷彿聽到了心碎的聲音），物質無法瞬移。
也許你會有疑問，為什麼光速不變現象和引力現象看到的都是速度變快呢。那是由於人自身作為時間性（粒子性）的存在來觀察周圍事物，看到的結果都是時間不變，速度變快。（無論是運動速度還是衰老速度，都是間接的去觀察時間變化）。
同時不難發現，引力現象是物質時間性的產物。
或許你對「光速不變體現了物質的空間性」依然不太理解，不妨再來看一下：宇宙中程度和邏輯是相互結合互相關聯的，粒子的波粒二象性導致了世界量子化（既需要有程度又需要有邏輯），光速不變代表了微觀粒子的大小在任何時刻都是不變的，因而光速不變是有利於宇宙和平的（啊，錯了，是有利於宇宙穩定）。
最後，那麼是如何實現在運動中速度不變距離變長（光速不變）這一直覺矛盾的？
宇宙中程度和邏輯是相互結合互相關聯的。1.速度和時間是相互結合互相關聯的，它們不能分開表述。
2.同樣的，空間和時間是物質運動的存在形式，沒有無物質的空間和時間，也沒有無空間和時間的物質。3.
對於物質來說，光速不變是通過「速度不變，時間變慢」這一面來實現的。之所以認為光速不變違揹人的直覺，是由於我們習慣性認為時空是平坦的，而實際上「同時」是相對的。
純粹速度和速度的對比（不牽扯到粒子性），就出現了速度不變（光速不變）；純粹粒子和粒子的對比（時間性的對比），就出現了引力現象（空間度規的變化）。
3樓：
在地面上測光速，各個方向不變。而地球是繞太陽公轉的，所以如以太陽為參照系來計算地面上的光速，則光速是改變的，這說明光是疊加了地球的速度，而這個速度是以太給予的，也說明了地面上以太與地球是同步運動的。
4樓：熱心網友
關於這個光速不變的問題，它有兩個原因
第乙個原因，它是根據麥克斯韋的方程組光束必須不變，否則的話這個麥克斯韋的方程組就錯了！
第二個原因，它是我們人類已經觀測到的乙個客觀事實，迄今為止，我們並沒有發現任何超過光速的東西，所以，以愛因斯坦為首的這些科學家們只能把它當做乙個公理接受下來。要理解光速不變原理。首先要有拋棄固有的思維模式的思想準備，否則不容易理解。
因為愛因斯坦這個理論有點離經叛道。
我們都知道，描敘乙個運動，必須有參考係才有意義。說一列火車時速100公里，是相對地面這個參考係。如果測量者跟著火車跑，測得的火車相對速度會小於時速100公里。
如果測量者是迎面過來，測得的火車相對速度就會大於時速100公里。這是乙個經典力學中很基礎的運動觀，也切合我們的生活經驗，十分容易理解。
5樓：匿名使用者
把地球想象成乙個大型遊戲地圖，我們通過實驗測出來的光速並不是真正的光速，光速實際上是無窮大。那不變的光速到底是什麼呢？是宇宙這個計算機在載入重新整理地球這個大地圖的速度。
就好像遊戲一樣，當我們嘗試測量光速的時候，宇宙計算機就以這個人為中心，向周圍載入重新整理地球大地圖，這個重新整理載入速度就是光速。因此，不管你如何做實驗，宇宙計算機載入重新整理處理地圖的速度都是有上限的，這個上限就是所謂的光速，實際上光速是無窮大。光其實是瞬間即達，只是地圖的載入速度導致光速延遲到達，讓我們誤以為是光速有極限。
6樓：冀初雙夏菡
無論在何種慣性參照系中觀察，光在真空中的傳播速度都是乙個常數，c=299792458m/s，這就是光速不變原理。
在高速時計算速度疊加不能簡單地把兩個速度相加。牛頓的經典力學是相對論模型在巨集觀低速下的完美近似。在巨集觀、低速、弱引力場模型中伽利略變換是近似成立的，而在微觀、高速、強引力場模型中則要使用洛倫茲變換。
洛侖茲相對速度公式：v=(v1+v2)/(1+v1v2/c^2)。把v1=v2=c代入，可得v=c。
7樓：閆意賞曼吟
光速不變是狹義相對論的基本假設，只是乙個假設。
8樓：錯益夔傲安
1、所謂「光速不變」，它是指對於任何參考係而言，真空中的光速是不變的。
2、這種說法的起因是，牛頓時代的速度疊加原理告訴我們：假設一輛火車速度為v1，車上人走的速度為v2，那麼人相對地面的速度就是v=v1+v2。於是有人提出，在飛行的火箭上射出一束光，那麼這束光的速度就能超越光速了。
3、但是愛因斯坦考慮了時間和空間的相對性後，根據洛倫茨變換推出相對論下的速度疊加公式為：v=（v1+v2)/（1+v1v2/c^2），通過上式可以看出，不管參考係以什麼速度運動（當然參考係的速度不能大於光速，這違背相對論），光的速度還是c，不變。假設火箭的速度是0.
6倍光速（即0.6c），火箭射出的光束速度是c，代入上式，速度疊加後光束的速度還是c。
這就是為什麼光速不變。
4、你說的空中、水中、玻璃中光速改變，那就涉及到另外乙個問題了。光在真空中速度最快，為什麼在介質中速度降低？因為光是電磁波，它是由相互振盪的電場和磁場構成，電磁波在真空中無任何影響下，速度最快。
但電磁波在介質中時，受到介質的介電常數和磁導率的影響，電場和磁場振盪頻率會發生變化，因此光的速度就相應發生變化。
電磁波在介質中的傳播速度公式為v=1/（√εμ）。
光速為什麼是不變的光速到底為什麼不變？
光速不變原理，在狹義相對論中，指的是無論在何種慣性參照系中觀察，光在真空中的傳播速度都是乙個常數，不隨光源和觀察者所在參考係的相對運動而改變。這個數值是299,792,458 公尺 秒。光速不變原理是由聯立求解麥克斯韋方程組得到的，並為麥可遜 莫雷實驗所證實。光速不變原理是愛因斯坦創立狹義相對論的基...
光速為什麼比聲速快，光速和聲速，哪個更快
這取決與介質條件。有實驗將光速減為17公尺 秒，低於這種介質下的聲速光具有波粒二相性。也就是說光既是能量 波動性 也是物質 粒子性 所以這種能量可以在真空中傳遞而不需要載體，光速是不可逾越的。聲音是一種能量，依靠物質的震動來傳播 能量擴散 其速度取決於載體的性質。ps 光速不可逾越，但並不是說沒有物...
超越光速真的可以穿越時空嗎，為什麼超越光速就可以穿越時空
當某物體運動速度相對於另一物體接近光速，某物體的時間相對於另一物體減慢，光速是目前已知的最大速度，物體達到光速時動能無窮大，所以按目前人類的認知來說達到光速不可能，所以光速 超光速的問題不在物理學討論範圍之內。但在理論上如果穿越愛因斯坦羅森橋 時空蟲洞 即可以相當於超過了光速。許多人認為時空旅行是不...