Question

为什么光速恒定会成为公理？有什么样的观测证据支持？

你怎样看待相对论？如果绝对时空经不起推敲，为什么光速恒定却能成为公理？
答的好的有额外加分！
为什么认为光速恒定没有反例呢？如果绝对时空存在，那么绝对时空就是反例，现在相对论是通过否定绝对时空来达到没有反例的，难道绝对时空就不能通过否定相对论来成为公理？绝对时空不能解释的到底是什么？
理论能够自洽只是理论成立的必要条件，而非充分条件，不能认为一种理论自洽了，就是公理了，比如我假设所有精神都是物质的，这个理论很容易自洽，但是你却不能说他一定是正确的，有或者有神论者假设神是全知全能的，这个理论也很容易自洽，但你却不能说他一定是正确的！
我的疑惑是究竟经典物理遇到了什么样的难题，居然需要放弃最简单明了具有所谓的“科学美感”的绝对时空论，而采用一种如此极端的变革？
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3月15日留言
感谢“行路读书”的回答。在迈克尔逊-莫雷实验如何确定地球相对以太运动的方向？
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由于问题有1000字的限制,我在楼下用"孤独的投资者1"这个马甲和大家一起交流!

Answer 1

夜已深，但我觉得我还是得发表下意见，首先我先表达下自己的看法，在回答楼主的一些问题。我看了下楼上的论述，给我的感觉就是大家对相对论的了解只是停留在科普读物的层次上，科普读物为了让大众接受把艰深的数学物理问题用常见的比喻和语言来表达，那么势必有很多本质的东西无法讲清楚，更有很多理论的背景没有告诉，我第一次接触相对论是在初中毕业的时候，那是一本科普读物，里面用初中或高中生的数学水平给出了相对论主要结论的推导过程，当然语言描述是大众化的，里面用来介绍相对论结果的比喻就是火车和黎曼光钟，后来我走上了科学家的道路，才发现，科普读物让我们走入和观赏一个神奇的领域是很有用的，但是要真正去研究，科普是无能为力的，甚至会误导读者，我看了上面的很多表达，很多观点都不是理论物理学界的观点，甚至可以说业内人士都认为那些观点是错误的，如果楼主真想了解相对论，那么有一本书可以推荐楼主去读，读完第一章之后，我想你就能深刻地理解为什么近代物理学需要光速不变性假设了。这本书是 W.Pauli 写的“THEORY OF RELATIVITY”这本书现在有中译本，W.泡利《相对论》，这是一本经典巨著，一座在科普和科学之间的桥梁。

你的问题是“我的疑惑是究竟经典物理遇到了什么样的难题，居然需要放弃最简单明了具有所谓的“科学美感”的绝对时空论，而采用一种如此极端的变革？”

如果你稍微碰过一点物理，你就一定能感觉到物理中用到的数学是如此的高深，因为现代物理是一个定量的时代，它每走一步都需要一个方程，而如果这个方程解的性质能很好的说明我们观测到的现象并具有预测性，那么我们就说这个方程描述了一个物理模型，于是物理学家要建立理论，实际上就是在建立方程，简单的说，光速不变实际上是一个数学问题，有了这个假设，爱因斯坦可以在数学上很好地处理电动力学，而这个假设是否合理，于是到今天为止，还在不断的设计实验去为之证明。现在我们知道，爱因斯坦的理论并不是一个完备的理论，人类始终在不断地去尝试修正他的模型，包括他给出的假设。物理实际上是一种信仰，不分是非对错，讲究的是是否逼近于真实，于是光速不变，仅仅是为了让数学方程的解切于实际而做出的还没被实验物理证伪的假设而已。实际上我们有一个更神奇的结论，就是宇宙中所有的物质在4维时空中的速度都是常数C（光速），对这个速度做一个正交分解，一个分量投影到3维空间中，一个分量投影到第4维--时间中，那3维空间中的分量就是我们观察到的物质的运动速度，第4维时间中的分量就是物质的时间的流逝速度，于是如果我们的运动速度越快，那么在3维空间中的分量就越大，同时由于4维时空中速度是常量，于是第4维时间上的分量就越小，由此，速度越快的物质其时间流逝就越慢，同样，时间流逝越慢的物质，其运动速度就越快，很神奇，光--是没有时间流逝的，于是它的速度是最快的，于是它是个常数。可是为什么光是没有时间流逝的呢，这又是一个新的本质

Answer 2

★★★★★★★
因为很多人都犯了同样的错误，所以光速恒定会成为公理。
那些支持的证据都包含幼稚的逻辑错误！
★★★★★★★
大于光速的运动比比皆是：
高速退行的遥远星系相对我们运行速度接近光速，
而发出的光线相对我们是光速运动，在面向我们的方向相对自己却接近2倍光速，虽然另一方向速度远小于光速，因为光和声音一样是在振动媒介传播；

威力强大的类星体和黑洞爆炸时，抛洒物运动速度远大于光速；

实验室里向2个方向加速到99%光速的电子相对速度绝对不会小于1.9倍光速，
难道你认为这两个电子相对速度没有达到1倍光速？？？！！
一定是脑袋进水了才会这样认为：
★★★★★★★
参考：人类文明十大经典错误http://hi.baidu.com/zgssrj/

Answer 3

光速恒定是基本假定，否定它等于否定相对论！
目前来说，在光速恒定成立的情况下，很多效应都能很好的解释。
包括空间扭曲，时间变化。
假如你假定空间不会扭曲，光速就不可能恒定，还有必须否定光线直线传播。
假定时间恒定，也能推导出光速不恒定。

只不过，大家都觉得，光速恒定比较方便（科普例外）。
物理是实验的科学，理论是解释现象。不是自洽就可以，需要能够反复验证，而且有一定的范围。

对于不是搞物理的，知道光速恒定就可以了。

Answer 4

公理是指那些，知道它是对的。然后不能证明，但是可以由它推出其他结论

当然假说演绎推理内容里面要求它预测的现象是正确的

经过了无数次的实验，它不是都正确了么！所以它是真理

打个例子，平面里面公理放到空间里面不是很多都不能用了么？
那说明：公理只能在现行的一定范围内使用，
而人们到现在还没有发现绝对时空这个时空这个东西，因此在现在的时空里面可以随便把它当(第四声！）成公理来用。
所有的公理推翻都是在科技发展到一定阶段后的一个质变
比如无理数的发现，就是在当时数学条件发展到了一定阶段。数字不够的时候就被发现了，

Answer 5

如果lz所谓的绝对时空成立，也就是说物体的质量和时空没有关系。
那么根据牛顿第二定理：F=Ma,如过质量永远不变，那么我施加一个恒力，物体的运动速度一定可以达到无穷大。
可是，我们现在所测得的速度却没有超过光速的速度存在。也就是说，牛顿第二定理在高速运动中并不适用。质量和时空无关的结论是错误的，从而否定了绝对时空的存在。
牛顿三定理刚刚出现的时候也遭受了极大的质疑，但他还是为人们所接受。
相对论在刚出世的时候只有3个半人能读懂，今天已经被大部分人所接受。
牛顿三定律并不完全正确，同样，相对论也不一定完全正确。只是现在受技术条件所限，我们认为它是正确的。
有质疑精神是对的，不过不要过于偏激

Answer 6

我就楼主的问题出发,回答下.

首先,光速恒定,只是相对论理论的一条公理.所谓公理,就是不证自明的命题.根据伟大的数学家哥德尔的不完备理论,任何相容的形式体系不能用于证明它本身的相容性.这是一条纯粹的数学定理,我把它搬出来,是想说明:

光速不变原理不能够在相对论内部得到证明,而只是相对论的一个理论前提.

换言之,光速不变原理不是相对论规定的,而是爱因斯坦注意到这一事实后创立了相对论,如果哪一天光速不变原理被推翻了,相对论也就和经典力学处于一样的历史地位了.

证明这一原理,最经典的实验就是迈克尔逊-莫雷实验了.物理是实验和理论结合的产物.现代物理的发展方向,偏重解释性与预测性,而少专著于原理性,物理学这座大厦,能打地基的毕竟是极少数人,千百年来也就出了几个人,绝大多数人只能是扮演"添砖加瓦"的角色,谁的理论能很好的解释实验,并能够预测到尚未被实验证实的"现象",谁就是正确的理论.

即便是相对论,也不是就能够解释宇宙中的所有基本现象,更极端的说法,相对论所能解释的问题,并不比牛顿力学更加"基本",只是很好的适应了近代物理实验所得到的一系列结果而已.

根据宇宙大爆炸理论(注意,宇宙大爆炸和进化论一样,不是一个"猜测"的理论,而是已经被证明的事实,虽然马哲不认为时间有起点),在宇宙爆炸之初的10^(-43)秒内(这个时间成为普朗克时间),时空弯曲度(相对论说法)和不确定因次(量子力学说法)均达到10^(-33)厘米(普朗克长度),上述两种理论已经均不能描述宇宙状态,在这一时刻,我们所熟知的4种基本力还未分开,要解释这一时刻,需要提出一套自成一体的超级大统一理论(GUT),建立这样一套理论相当建立一套重力的量子的理论,这将完全超越量子力学和相对论,挑战人类智慧的极限.

当GUT建立的时候,是否还需要光速不变作为理论前提,我们不得而知,即便GUT建立了,也不能解释宇宙"为什么"会爆炸.

最后谈谈我个人如何理解"光速不变原理".要理解光速不变原理,首先要理解"运动"的本质."运动"可以说是万物最本质的特征,通常"刻画"运动,需要时间和空间二个量,相对论认为,时间与空间都只是运动的形式,二者没有本质区别,可以互相转化.运动可以分解成在"时间"和"空间"二个维度上的投影,当物体以光速运动,可以看成"运动"在"时间维"这个分量上投影为0.我们知道,约接近光速运动的物体,时间流逝越慢,当物体以光速运动时候,就等于"不在时间中运动".

OK,那什么是"光速不变",通俗的说,就是"时间维"与空间的"垂直"关系,这里套用一个通俗的语言"垂直",光速运动,无论其在空间中如何运动,其和时间维之间"垂直"的关系不变,以现有的物理水平测这个"关系",就是"光速不变"原理

或许,运动本身也不是那么单纯.一个二维坐标系,横轴是空间,纵轴是时间,从原点拉一条线段,斜率的倒数就可以表示运动的速度.线段与横轴重合,我们定义其为光速运动.但我们没有注意到,线段的"长度"同样有可能是运动的一个属性,或许是跟基本的一个属性,但在我们的二维时间-空间体系中,这个属性不可考察.

科学无止境,重要的是科学精神!