光速為299792458m/s，且恒定不變。光速不變是怎么一回事呢？
光速是宇宙系統(tǒng)內(nèi)部運(yùn)動的最快速度，任何有質(zhì)量的物體都無法超越光速，且光速相對于任何參考系而言都是恒定不變的。這是不是有些不好理解？那就讓我們從牛頓說起。在牛頓所建立的經(jīng)典力學(xué)之中，任何物體的運(yùn)動速度都是相對的，根據(jù)所選擇的參考系的不同，物體的運(yùn)動速度自然也不一樣。
假設(shè)一輛汽車從我們的面前以每小時(shí)60公里的速度疾馳而過，那么以站立不動的我們作為參考系，這輛汽車的速度就是每小時(shí)60公里。此時(shí)，如果我們也駕駛一輛汽車，與這輛車并排行駛，且速度一致，同為每小時(shí)60公里，那么此時(shí)那輛車相對于我們而言就是靜止的。這就是選取的參考系不同，物體的運(yùn)動速度也不同。
光速不變指的是光不會因?yàn)閰⒖枷档淖兓l(fā)生速度的變化。
還是剛才的那個(gè)例子，時(shí)間換到晚上，打開車燈，當(dāng)我們駕車與另一輛汽車同向同速行駛的時(shí)候，那輛車的車燈所發(fā)出的光相對于我們而言是299792458m/s，如果我們不駕車，站立不動，那輛車從我們面前疾馳而過，此時(shí)那輛車車燈所發(fā)出的光相對于站立不動的我們而言，依然是299792458m/s，而并不是299792458加上汽車行駛的速度。
為什么會發(fā)生這種現(xiàn)象呢？因?yàn)槟禽v汽車的時(shí)間流逝速度在相對論效應(yīng)下變慢了。當(dāng)然了，這是后話，牛頓力學(xué)理論與光速不變的矛盾最初體現(xiàn)在了麥克斯韋方程上。麥克斯韋是與牛頓以及愛因斯坦比肩的偉大物理學(xué)家，僅憑一己之力就完成了一整套理論的建立，他將電和磁統(tǒng)一在了一起。
就是這個(gè)可以描述所有電和磁現(xiàn)象的麥克斯韋方程與牛頓力學(xué)理論出現(xiàn)了矛盾。
在牛頓的理論體系下，一切物體的速度都取決于所選擇的參考系，而在麥克斯韋方程中，光速被如此描述c=1/ε0μ0，其中c是光速，ε0是真空介電常數(shù)，μ是真空磁導(dǎo)率，真空磁導(dǎo)率也是個(gè)常數(shù)，由兩個(gè)常數(shù)所得出的光速c自然也就是一個(gè)常數(shù)了。
常數(shù)是固定的，不需要參考系，這與牛頓理論體系中一切物體的運(yùn)動速度都取決于參考系產(chǎn)生了不可調(diào)和的矛盾。為了給這種矛盾找到一個(gè)突破口，科學(xué)家們開始假設(shè)了，一種叫做以太的傳播介質(zhì)被假設(shè)了出來。就如同水波需要依靠水作為介質(zhì)來傳導(dǎo)一樣，光也需要借助以太來進(jìn)行傳導(dǎo)，而以太遍布于各處。
以太的假設(shè)的確可以解決牛頓與麥克斯韋的矛盾，但問題的關(guān)鍵在于它只是一個(gè)假設(shè)，一個(gè)未能成功證明的假設(shè)。
14世界
此時(shí)，愛因斯坦出現(xiàn)了，愛因斯坦認(rèn)為，既然“以太”本身就是一個(gè)假設(shè)出來的東西，何必要花費(fèi)時(shí)間在這個(gè)上面糾結(jié)呢，既然是假設(shè)的東西，那么完全可以讓它消失掉，“以太”的存在只會讓問題變得更復(fù)雜。我們不得不佩服愛因斯坦敢于擺脫一切束縛的思維模式。
在“以太”被去除之后，牛頓與麥克斯韋的矛盾怎么辦呢？
很好解決，只需要四個(gè)字，光速不變，是的，愛因斯坦大膽提出了光速不變的假設(shè)。這個(gè)假設(shè)一出，一切都變得簡單了。此后，愛因斯坦又在光速不變的原理之上，建立起了狹義相對論和廣義相對論，從此，人類也正式由牛頓的時(shí)代跨入了愛因斯坦的世界，牛頓的絕對時(shí)空觀被愛因斯坦的相對時(shí)空觀所替代。
光速不變原理雖然源于假設(shè)，但這個(gè)假設(shè)如今早已通過實(shí)驗(yàn)得到了驗(yàn)證，比如邁克爾遜莫雷實(shí)驗(yàn)。當(dāng)然，我們并不是說牛頓的理論體系錯(cuò)了，牛頓的理論體系可以說是宏觀低速環(huán)境下的特例，對于日常生活中的運(yùn)動學(xué)和力學(xué)問題可以給出精度極高的近似值，精度甚至足以應(yīng)用在航天工程上。
聯(lián)系客服
