如何理解光速恒定?

[过客]

看来网上高人不少, 在下一直不是很能想象相对论中光速恒定的概念, 哪位高人给指点一下?

 

[大屁股]

大屁股不是高手，但没觉得光速恒定有多难理解呀？就是说，如果你以速度c（大概30万公里/秒）远离或者接近物体A，那么不管我相对于物体A的速度有多少（只要小于光速），我观察到你远离或者接近我的速度都是速度c。

我估计这个你肯定懂，只不过你想的是如何利用直观经验来“想象”一下这个结论。其实这是做不到的，因为人的直观经验都是建立在低速的基础之上的，要是人一生下来就有机会做光速旅行，你今天就不会问这个问题啦！所以，这是一个只能用数学来描述清楚的事情。

 

[过客]

最初由 大屁股 发布
大屁股不是高手，但没觉得光速恒定有多难理解呀？就是说，如果你以速度c（大概30万公里/秒）远离或者接近物体A，那么不管我相对于物体A的速度有多少（只要小于光速），我观察到你远离或者接近我的速度都是速度c。

...

定义我是知道, 确实很难想象, 有是觉得想通了, 但一转眼又模糊了. 难怪连爱因斯坦都说, 到了光速的世界, 数学是唯一认识手段了. 推出什么就是什么.

 

[大屁股]

不幸的是，数学也并不可靠。克莱因的著作《数学：确定性的丧失》就记录了历史上数学的斑斑劣迹，比如，逻辑悖论、康德尔定理什么的。于是，神学家和基督徒们来劲儿了。反正逻辑和理性一有玩不转的时候，这帮人就幸灾乐祸，我最恨基督徒的就是这一点：自己开的汽车、玩的互联网都是科学的杰作，但一遇到科学小有闪失就脖子一梗四方步一踱：怎么样，还是上帝伟大吧？

好像跑题了，我该死。

 

[过客]

最初由 大屁股 发布
大屁股不是高手，但没觉得光速恒定有多难理解呀？就是说，如果你以速度c（大概30万公里/秒）远离或者接近物体A，那么不管我相对于物体A的速度有多少（只要小于光速），我观察到你远离或者接近我的速度都是速度c。

...

老兄, 就这么想象吧. 不管高速低速, 我门的终极测量媒介只能是光, 所以当被测物体的速度高到可以和你的测量手段相比时(就是说被测目标的速度接近光速时),参照物就没有意义了. 不管测量者与被测物是否在同一个参照系, 测量结果都没有大的变化, 极端情况下, 当被测物体也以光速运行时, 无论在什么参照系中测量结果都一样, 所以光速恒定.

在低速时, 我门是"以光测物", 相对速度的概念是适用的. 当我们"以光测光"时, 当然会有截然不同的经验.

 

[过客]

最初由 大屁股 发布
不幸的是，数学也并不可靠。克莱因的著作《数学：确定性的丧失》就记录了历史上数学的斑斑劣迹，比如，逻辑悖论、康德尔定理什么的。于是，神学家和基督徒们来劲儿了。反正逻辑和理性一有玩不转的时候，这帮人就幸灾...

大科学家门信了教是可以理解的, 因为他们的认识登峰造极, 对他们个人而言已不可能再有突破了, 牛顿就是在这种情况下感叹宇宙的博大精深而信了上帝的. 但牛顿之后的物理学家很快超越了他的认识, 科学又有了长足进步. 科学家也是人, 他们因崇拜自己的研究对象而将其归因于上帝是不可与那些没有逻辑思维的人因失恋,失业,或因孤独无聊而去教会寻寄托而信神的情况相提并论的.

只要科学没有停步, 我门就没理由信神.

 

[大屁股]

可以这么说

 

[EXPLORER]

相信科学，这也是一种信仰啊，
好象比别的还执着。

 

[一抹黑]

而且疯疯癫癫的还特别多。

 

[过客]

最初由 一抹黑 发布
而且疯疯癫癫的还特别多。

真不明白, 谈谈科学, 没招谁惹谁. 总有一班小丑跳出来象疯狗一样得什么咬什么.

 

[你说什么]

最初由 EXPLORER 发布
相信科学，这也是一种信仰啊，
好象比别的还执着。

没错。但问题是信仰！=宗教信仰！现代科学是以实证和在标准状态下的可重复性为基础的。

 

[enjoy]

在伽利略系统的相对运动理解中，光速是不可能相对不同速度的坐标系有恒定的速度的，因为各个相对速度的关系只是简单的加减合成关系。这也是我们日常经验所能体验到的，是低速运动系统下满足得很好的近似关系。

在狭义相对论的系统中，光速是可以恒定的，也就是说相对不同速度的坐标系光有恒定的速度。这是一条基本假设，其推论已得到了验证。为什么可能呢？因为在不同的坐标系里有不同的时间和空间尺度，这是和伽利略的相对运动理解的最大的不同，也是看似最不直觉，最难以理解之处。对同样两事件发生的时间间隔，运动得快的系统测得的时间间隔短，运动得慢的系统测得的时间间隔则较长。同样发生的是对空间间隔的测量。在两个坐标系中时间间隔和空间间隔的不同测量可以使光速恒定。正确地说，是光速恒定的基本假设要求不同坐标系中时间间隔和空间间隔的不同，并导致了相互间的变换关系。

当速度和光速可以比较的情形下，必须使用狭义相对论的时空变换关系才能解释观察的结果，也就是说伽利略的相对运动概念不再有效。

 

[过客]

最初由 enjoy 发布
在伽利略系统的相对运动理解中，光速是不可能相对不同速度的坐标系有恒定的速度的，因为各个相对速度的关系只是简单的加减合成关系。这也是我们日常经验所能体验到的，是低速运动系统下满足得很好的近似关系。

在...

没错. 我试图找出光速不变的根本原因. 其实光速究竟有多快, 谁也不知道, 我门所知道的光速是用光本身测来的, 准确的说应该是, 我门永远无法测到光速的变化, 因为我们赖以测速的手段本身就是光.

 

[enjoy]

最初由 过客 发布
我试图找出光速不变的根本原因. 其实光速究竟有多快, 谁也不知道, 我门所知道的光速是用光本身测来的, 准确的说应该是, 我门永远无法测到光速的变化, 因为我们赖以测速的手段本身就是光.

光速当然是靠测量得到的准确值，最准确的测光速手段是利用光辐射的性质，测量原子钟的频率。光速值是最基本的物理量之一，被测得越来越极为精确，现在已经被定义为一个固定值：299792458米/秒。以后其精度的改变只反映在其他相关的物理量上。

至于光速不变的根本原因，恐怕只有上帝知道! 问题虽很有趣，但我觉得那已经是哲学讨论的范围了

 

[行者]

行者已是多年多年前，学得着玩意儿了。 你们不说我都快忘了。
这是一个定lu(law),对吧？定lu是不能证明的。记得我的老师回答这问题说：
“他为什么不是恒定的呢？“ 它也可能是错的。但对你我业余选手来说，就别去管它了。