光速为什么是不变的
光速不变原理,在狭义相对论中,指的是无论在何种惯性参照系中观察,光在真空中的传播速度都是一个常数,不随光源和观察者所在参考系的相对运动而改变。这个数值是299792458米/秒。
证明
光速不变原理:无论在何种惯性系(惯性参照系)中观察,光在真空中的传播速度都是一个常数,都为299792.458公里/秒。证明光速不变的四项事实。
任意恒星光行差都长期保持不变,证明:光行差不随时间变化,所以光速也不随时间变化。所有恒星的光行差都为20.5″角距,证明:所有恒星的光速都相同。《系统分析恒星光行差》中已经详细论证了“光速不变”,所以不再重复。
光速
恒星都是一个一个的小圆点,证明:任意一个恒星的所有的光线的光速都相同,即没有不同光速的光线。因为没有任何光速‘变化’的现象,所以只有采用‘反证法’。设:某恒星发来两种光速的光线;光速为c的光线,用c表示;光速为C的光线,用C表示;光速c>C因为c和C都是连续的,所以观测者能够同时接收到c和C;但观测者同时接收到的c和C,必然不是同时从恒星发出的。因此设:c发出的时刻为零;C发出的时刻为t;恒星零时刻的位置为A;t时刻的位置为B;因恒星周日视运动角速度ω=15.0411″/秒,所以A、B之间的角距φ=ωt再设:φ=10′(太阳直径的1/3);恒星距离L=30光年。则:t=φ/ω=10×60÷15.0411≈40(秒)c传播的时间T1=L/c=30(年)≈86400×365=946080000(秒)C传播的时间T2=L/C据题意知: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′,则c-C=300000-299999.987=0.013(公里/秒)=13(米/秒)也就是说:如果两条光线的光速差为13米/秒,则这颗距离为30光年的恒星,就同时在角距为10′的A和B两个位置上。光速连续比间断变化的可能性大得多,如果恒星光速是在C和c的范围内连续变化的,则看起来,该恒星应该是:长度为10′角距的线段。因为从未看到过:恒星具有多个位置和任何拉长的现象,所以结论正确。
恒星都静止,证明:所有恒星的光速都不随时间变化,都始终恒为常数c不变。这是因为如果光速不断变化,则看起来恒星必然是运动的。证明方法与上述类似,不再重复。
太阳光迈克尔逊——莫雷实验证明:太阳光的光速不变。
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