光速為什麼是不變的
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一個常數,不隨光源和觀察者所在參考系的相對運動而改變。這個數值是299792458米/秒。
證明
光速不變原理: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一個常數,都為299792.458公里/秒。證明光速不變的四項事實。
任意恆星光行差都長期保持不變,證明:光行差不隨時間變化,所以光速也不隨時間變化。所有恆星的光行差都為20.5″角距,證明:所有恆星的光速都相同。《系統分析恆星光行差》中已經詳細論證了“光速不變”,所以不再重複。
光速
恆星都是一個一個的小圓點,證明:任意一個恆星的所有的光線的光速都相同,即沒有不同光速的光線。因為沒有任何光速‘變化’的現象,所以只有採用‘反證法’。設:某恆星發來兩種光速的光線;光速為c的光線,用c表示;光速為C的光線,用C表示;光速c>C因為c和C都是連續的,所以觀測者能夠同時接收到c和C;但觀測者同時接收到的c和C,必然不是同時從恆星發出的。因此設:c發出的時刻為零;C發出的時刻為t;恆星零時刻的位置為A;t時刻的位置為B;因恆星週日視運動角速度ω=15.0411″/秒,所以A、B之間的角距φ=ωt再設:φ=10′***太陽直徑的1/3***;恆星距離L=30光年。則:t=φ/ω=10×60÷15.0411≈40***秒***c傳播的時間T1=L/c=30***年***≈86400×365=946080000***秒***C傳播的時間T2=L/C據題意知:T2=T1+t=L/c+t=946080000+40=946080040***秒***所以:C=L/T2=946080000c/946080040≈0.9999999577c≈299999.987***公里/秒***即:如果φ=10′,則c-C=300000-299999.987=0.013***公里/秒***=13***米/秒***也就是說:如果兩條光線的光速差為13米/秒,則這顆距離為30光年的恆星,就同時在角距為10′的A和B兩個位置上。光速連續比間斷變化的可能性大得多,如果恆星光速是在C和c的範圍內連續變化的,則看起來,該恆星應該是:長度為10′角距的線段。因為從未看到過:恆星具有多個位置和任何拉長的現象,所以結論正確。
恆星都靜止,證明:所有恆星的光速都不隨時間變化,都始終恆為常數c不變。這是因為如果光速不斷變化,則看起來恆星必然是運動的。證明方法與上述類似,不再重複。
太陽光邁克爾遜——莫雷實驗證明:太陽光的光速不變。