光速不变的原因是什么?
自然界是一个有机的系统,不存在绝对自由和绝对独立的物体。又由于所有的微观粒子都具有波动性,而且普遍存在着普朗克常数h,该常数的量纲是粒子的角动量,说明在我们的宇宙中,存在着由不可再分的最小粒子构成的物理背景,即量子空间。
所以,任何物体的外在能量都具有两种不同的存在形式。其一,是相对于自身的动能;其二,是相对于空间的势能。
从极限的角度来看,低速宏观物质受到空间的影响最小,其效应可以忽略不计。所以,低速宏观物质的能量主要是相对于自身的动能,其变化由物理参量速度来描述,表现为速度可变。
反之,另一个极端的情况是光子。由于光子的质量非常小,以至于其动能远小于势能,即空间的影响远大于个体的作用。所以,光子的能量变化,主要是其势能的变化,由物理参量弛豫时间来描述,表现为速度不变。这就是光速不变的原因。
介于这两个极限之间的情况,是微观粒子。由于微观粒子的速度和质量介于两者之间,使微观粒子同时具有可观的两种不同形式的能量,即动能和势能能,所以任何的微观粒子都具有波粒二象性。
需要注意的是,狭义相对论中的光速不变是假设的原理,具有绝对性,与光子的能量和空间密度无关。
反之,根据有机的量子景观,光速是光子维持其相对于空间势能的速度。因此,类似赤脚划水运动,维持人体的速度与人体的重量和水的比重相关。前者成正比关系,后者成反比关系。光速的大小也与光子的能量和量子空间的密度相关,能量越大或空间密度越小则光子的速度就越大。
只是相对于人类的时间尺度和实际接触到的能量范围,不同光子的速度差虽然大于零,但是其与光速的比值却近似为零,从而在表现为光速不变。
如果能量差距很大,且光子传播的距离很长,就有机会使我们观察到不同能量的光子的速度差。
比如,遥远的超新星爆发,其同时产生各种不同能量的光子。根据能量的大小,它们依次为中微子、伽马射线、x射线、可见光和电磁波。于是,我们观测超新星爆发的信号,应该按照上述的顺序依次接收。
总之,光速不变是由于量子空间的存在。由于光子的质量极小,使量子空间主宰了光子的行为。于是,光子对其速度的影响是微乎其微的,使光速具有相对的不变性。
光速不变是科学逻辑思维错误引发的,是世人迷信权威的必然结果。相对论是科学的心魔,当今科学已坠入魔道。
迈克尔逊-莫雷实验结果表明以太是随着地球运动的,没有证明以太是不存在的。在相同环境中声速也是不变,而声速不变既不能证明地球的大气层是存在的,也不能证明声音传播不需要介质。
麦克斯韦方程中光速在不同惯性系是不变的,证明了“以太”是存在的,因为波在相同状态的介质中传播速率相同。
声音在地球内相同状态的大气中传播,以地球的大气为参照系,声速在各个方向的传播速率相同,声速不受地球的自转和公转速度的影响,声速不变。
同理,光波在地球内相同状态的大气中传播,以地球的大气为参照系,光速在各个方向的传播速率相同,光速不受地球的自转和公转速度的影响,光速不变。
同理,光波在地球内相同状态的以太中传播,以地球的以太为参照系,光速在各个方向的传播速率相同,光速不受地球的自转和公转速度的影响,光速不变。
光在地球的大气或以太中传播 ,光速不受地球的自转和公转速度的影响,光速不变,是因为光的波性。
迈克尔逊-莫雷实验如果能证明地球周围的“以太”是不存在的,就能证明地球的大气层也是不存在的,荒谬极了。
迈克尔逊-莫雷实验只能证明以太是随着地球运动的,但光能在水里以水为介质进行传播、能在玻璃中以玻璃为进行传播,所以光在地球大气中传播可能是以大气为介质进行传播的,迈克尔逊-莫雷实验可能跟“以太”毫无关系,是一个没有意义的实验,迈克尔逊-莫雷实验完全忽略了光的波性质。
狭义相对论的基本假设是,物理定律的形式在所有参考系中都是相同的,而光速在所有参考系中都是相同的常数,即299,792,458米/秒。这就是所谓的“光速不变原理”。
爱因斯坦通过实验和理论推导证明了光速不变原理,并将其作为狭义相对论的基础。这个理论解释了为什么在高速运动的物体中光速也保持不变,并且带来了许多其他的相对论效应,如时间膨胀和长度收缩等。
总之,光速不变原理是现代物理学中非常重要的概念,它是我们理解自然界的基础之一。
光速不变只有结果没有原因,是因为它是违背常识的错误理论,没有理论可支持它。下面就探讨一下其错误的原因。
确定速度的大小必须有明确的参照物才有意义。而光速不变原理却说,光相对于所有的参照物传播速度都一样。所谓的相对于所有参照物,其实质就是没有明确的参照物,没有明确的参照物则速度就无从谈起。
那么应该如何确定光相对于一参照物的运行速度呢?光是电磁波,光是波的一种,因此用波动理论诠释光速最合理,也最可靠。也就是说,光速问题实际就是波速问题,可以使用波速的确定方法确定光速。下面我们不妨就先研讨一下波速的确定方法。
波速确定方法与实物粒子运行速度的确定方法有所不同,波具有以下两大传播规律:
(1).波在传播介质中的传播速度是由传播介质的性质决定的,波在性质稳定的传播介质中的传播速度是固定的。
(2). 波源在传播介质中的移动不会影响波在传播介质中的传播速度。在确定波速时,波源在传播介质中的移动速度并不能参与波速的合成。既然是这样,波的传播介质就是波速的第一参照物。
根据波的以上两大传播规律,可归纳出以下的波速确定方法:
(1).首先确定波在传播介质中的传播速度。
(2).再确定波的传播介质相对于参照物的移动速度。
(3).然后把两个速度合成,就是波相对于该参照物的传播速度。
(4).波传播过程中,若波到达区域的传播介质性质出现了改变,则波的传播速度也会跟着改变。
总结:波速是由传播介质的性质与传播介质相对于参照物的运动状态两大因素决定的。
传播介质是波速的第一参照物,要想知道波相对于其它参照物的运行速度,就必须首先知道波的传播介质是什么。因此,确定光的传播介质是解决光速问题的关键。今天,光相对于各参照物的传播速度无法确定的问题,正是光不需要传播介质这个错误理论造成的。也正是在这种无法确定光速的情况下,才出现了不切实际的光速不变的假设。
波的形成与传播需要两个基本条件:波源和介质。波源是产生振动的物体,而介质则是振动能量传播所需的物质,这两个条件缺一不可。没有波源就无法产生振动,而没有介质则无法传播振动。而介质的震动只是在一平衡点进行,介质并不会随波的传播而移动。因此,必须有连续的传播介质波才可以传播下去。光波的传播也应如此,否则它就不属于波,也不会表现出各种各样的波的特性。那么又该如何确定光的传播介质是何种物质呢?其实方法很简单,既然波是靠介质的有序震动进行传播的,根据波的这个传播特点,就可归纳出确定波传播介质的方法,即:波传播时,在传播地点做有序震动的物质,就是波的传播介质。那么光传播时,是那种物质在做有序振动呢?是电磁场。因为光传播时,光波中电磁场的强度,进行着周期性的大小变换。电磁场强度的这种大小变换,实际就是电磁场在振动,变换中的电磁场的最大强度,正是电磁波的振幅。所以说,电磁场就是电磁波的传播介质。由于磁场是电场的另一种表现形式,也可认为:光的传播介质是电场。
人们之所以会认为光传播无需传播介质,是因为宇宙中一些星球发出的光可以穿过浩瀚的太空到达地球,人们一直认为浩瀚的太空是真空的,光既然可以在浩瀚的太空中传播,于是便有人认为光传播不需要传播介质。电场是由组成物质的带电粒子发出,并可以向远处无限的延伸。由于宇宙中存在有数以万亿计的星球,这些星球大都是由带电粒子组成,所以它们会在太空中形成各自的电场,这些电场才是光可以在浩瀚太空中传播的原因。
使用光的传播介质电场,还可以很容易的解释迈克尔逊-莫雷实验。迈克尔逊-莫雷实验测得,在地球附近空间中,光在各处及各个方向上的传播速度是相同的。为什么会有这样的结果呢?有以下两个方面的原因:
(1).由于其它星球距离地球太遥远,它们在地球附近形成的电场与地球自身形成的电场相比可以忽略,地球附近空间中的电场主要由地球自身形成。因此,地球附近空间中的电场与地球是成为一体的,没有相对运动。
(2).传播介质的性质决定着波在该传播介质中的传播速度。在地球附近空间这个特定区域里,电场的性质处处都基本相同,因此在这里测得的光速也都基本相同,为每秒约30万公里。
正是基于以上两点,才造成在地球附近空间中测量到的光速,在各处及各个方向上都基本相同。
基于上面的两点还可以明白:来自太阳或其它星球的光,它们在太空中传播时,不管其相对于地球的传播速度是多少,当它们到达地球附近后,其相对于地球的传播速度都会变的相同,为每秒约30万公里。正是各星球照射到地球上的光速相同,造成一些人认为光相对于各星球的传播速度都一样,便得出了不切实际的光速不变理论。在科学研究中,不能根据事物的表面现象下结论,要学会透过现象看本质。太空中的光相对于地球的传播速度并非是恒定不变的,因为太空中的电场,是由宇宙中数以万亿计的运动着的星球共同形成,当空间位置改变时,电场的强度与运动状态可能也会改变。电场的强弱变化以及电场的运动,都会影响光的传播速度,所以光在太空中并不会一直以恒定的速度传播。测量得到的每秒30万公里的光速,实际上是在地球附近空间这个特定区域中的光速。
有了电场作为光速的第一参照物,还可以很容易的确定光在地球附近空间中传播时,其相对于各类参照物的传播速度。下面就通过一事例来诠释一下此类情况。
在地球附近的空间中,光的传播介质电场与地球没有相对运动,也即是,在这个区域里光的传播介质相对于地面是静止的。
假设光在地球附近空间中的传播速度是C。则一个停在轨道上的火车,其前车灯发出的光,相对于轨道的传播速度就是C。由于火车没有运动,则火车相对于光的传播介质的运行速度是0,所以此时该光相对于火车的传播速度也是C。若该火车以速度V向前行驶,请问火车此时前车灯发出的光,相对于轨道与火车的传播速度又各是多少呢?
由于光源的移动不会影响光在传播介质中的传播速度,则行驶的火车前车灯发出的光,相对于轨道的传播速度仍是C,而不是C+V。
这里要明白,波速的确定方法与实体物质运行速度的确定方法有所不同。在运行的火车上,若有人在车厢内沿火车运动方向向前行走,则该人相对于轨道的移动速度就是车速与人行走速度之和。但波速的确定方法却不同,波速是由传播介质的性质与传播介质的运动状态两者决定,与波源的运动状态无关,所以不能简单相加,需按照前面归纳的波速确定方法计算。
由于行驶的火车相对于光的传播介质的运行速度不再是0,而是V,且火车行驶方向与光传播方向一致,则此时该光相对于火车的传播速度不再是C,而变为C-V。这里要注意,光虽说是由火车发出的,但其相对于移动的火车的传播速度并不是C。
火车行驶时,其前车灯发出的光,相对于轨道与火车的传播速度不再相同,由此说明光速不变原理是错误的。
大道至简,光速的确定方法与其它波并没有什么不同。光不能在无传播介质的空间中传播,也不存在光速不变原理。