Question

为生么说光的速度是恒定的?

Answer 1

分类: 理工学科
问题描述:

光速恒定是相对论的基本假设.但是,作为一种物质,既然光会因为巨大星体万有引力而发生偏转,为什么光就不会受到万有引力或其它作用力影响而产生加速度?

解析:

1.光是有质量的物质.光由光子组成,一个光子的质量m=hυ/c² (推导见4).式中h为普朗克常量,υ为光的频率,c为光速.光子有质量,当然也就受力的作用而产生加速度.然而即使是产生加速度,光速也是不变的.因为c=△S/△t , 由于空间的扭曲使得△S发生了变化,而△t也发相应的变化,结果仍然是光速不变.有加速度的高速运动属于广义相对论的讨论范围,我也没有学过广义相对论,所以只能作些肤浅的见解.

2.麦克斯韦电磁场理论给出电磁波在真空中的速率

c=1/√(ε0μ0)

由于推导过程什分繁杂,我也没办法理解,这里仅给出推导结果.

式中ε0和μ0是两个电磁学常量,ε0=8.85*E(-12) C²/(N*m²) , μ0=1.26*E(-6) N*s²/C² , 将这两个数代入,c=2.99*E(8) m/s

这仅说明电磁波在真空中的速度为2.99*E(8) m/s ,只有证明了光是一种电磁波,才能证明光速度恒定.所以"光速恒定的问题要从光的波动性入手"

3.相对论时空观下,事物的因果关系是不会颠倒的.只是因和果之间的时间间隔因参考系的不同而不同.不同的参照系看到的都是先开枪后死人,只是从开枪到人死这个时间间隔不同.

4.光子的静质量为零.但光子是有动质量m的.光子的能量E=mc²

而光又是一种波,波的能量E=hυ

故光子的动质量m=hυ/c².

静止是相对的,静质量也是相对的.就跟速度是相对的,动能也是相对的一样.

5.经典力学只适用于宏观的、低速运动的物体.任何物质都具有波粒二象性.低速运动的物体波动性弱，所以从粒子性来解释.高速运动的物体波动性强，所以从波动性来解释.

加速器中的电子用粒子性来解释其速度也限于速度<<光速的情况.若电子被加速到接近光速，其速度、位移将变得不确定，经典力学的理论失效（这里再强调一次，经典力学只适用于宏观的、低速运动的物体），将不能再用粒子性来解释.高速运动的电子跟光子一样，都要从波动来解释.

海森伯测不准原理：我们测量一个粒子的位移与速度时，设测量出的位移与实际值的误差为△x，测量出的速度与实际值的误差为△v,则有△x*△v≥C

C为一个大于零的常数，数值是多少我忘了.

如果我们把位移测量得很准确，也就是误差非常小，△x趋于零，那么△v将变得穷大，也就是测得的速度非常不准确.

速度和位移不可以同时准确地测量，其中一个量测得越准确，另一个量测得越不准确.

这是经典力学无法解释的.