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。