后来的实验测得光的速度和电磁波速度高度吻合,于是物理学家便有了一个大胆的想法。光的本质是磁生电,电又生磁,类似于击鼓传花,这个速度是和光源静动无关的,因为空间本身没有速度,所以光速只有它本身的速度,不会存在速度加成,应该说具备静止质量的物质在真空中的速度不可能达到光速,因此真空中的光速是最快速度。
1、怎样证明光是有速度的?用什么方法证明的?
光速不变是根据迈克尔孙-莫雷两人试图測量地球相对于以太的绝对速度的实验中总结出来的。该实验包括以后測定光速的实验都明确了光速的内涵是c=频率x波长,不是单位时间内光走的距离(即光速不是矢量)。所有測定光速的实验的光速都是相对于光源(参照系)的光速,不是任意参照系的光速,因此,在引力场空间和介质空间光速与欧氏空间有相同的读数,都是每秒约三十万公里。
這是因为光速和米的长度是循环定义,光速始终是米的长度的若干倍,波长变长或变短,米与光速的长度也相应变化。19世纪后期,麦克斯韦建立了著名的麦克斯韦方程组,将电场和磁场统一起来,认为电和磁是同一种东西“电磁波”的两种不同表现,并推导出电磁波在真空中的速度,且这个速度只与真空介电常数和真空磁导率有关,在真空中电磁波的速度是一个常数,
后来的实验测得光的速度和电磁波速度高度吻合,于是物理学家便有了一个大胆的想法:光其实是电磁波的一种。但是,光或者电磁波在真空中的速度是以什么为参照系呢?物理学界提出一种假想,真空中存在一种介质“以太”,那么光速就是以“以太”作为参照系的速度,爱因斯坦认为,光也是宇宙中非常基本的核心要素,也可能具有这样的相对性,于是他试着推导如果接受光在任何惯性系中都无法测出光速差异会是什么结果呢?结果他推出了相对论,也就是承认了光速在任何惯性系你都测不出差异,就不得不承认时间相对于不同的参考系变化了,虽然很难直观接受,但可能真是这样。
同时他还有一个推导,为什么光速在所有参考系测量都是个光速呢?光的本质是磁生电,电又生磁,类似于击鼓传花,这个速度是和光源静动无关的,因为空间本身没有速度,所以光速只有它本身的速度,不会存在速度加成,又因为空间本身就是惯性系,它对任何保持匀速的惯性系都不应该有相对速度,因为如有相对速度会推导出绝对静止,而没有任何惯性系是可以作为绝对静止的存在(这相当于找到了坐标轴的原点,这是现实宇宙是不可能的,没有哪个惯性系可作为原点),所以光速对任何惯性系都不应有速度变化,除非空间本身有问题。
2、如何证明光速是最快的速度?
应该说具备静止质量的物质在真空中的速度不可能达到光速,因此真空中的光速是最快速度,这种结论的来源也不复杂,就是从狭义相对论中的洛伦兹变换就能得到,其中有一个被称为洛伦兹因子的式子(如下图)其中c代表光速,v代表物体速度,很明显分母不为零,且根号内部得大于等于零。于是结论就出来了:速度不能大于或等于光速,
当然了,也有朋友会说把洛伦兹因子变一下,在洛伦兹变换等式中将根号移上去,再按照等式,那么结论不就是:速度不能超过光速,但可以等于光速。但这里就得考虑到物理实际了,比如下面的质增公式,物质速度等于光速之后,质量就成了无意义的一个量,且数学等式也不能成立,因此速度只能是小于光速,真空中光速最快,这个结论是坚持狭义相对论两条基本原理后,自然而然就能得到的结果。
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