光速有沒有可能是逐漸變慢的?

來神之腿

這個問題叫光速可變理論。在經典物理學中,真空中的光速被認為常數。而光速可變理論認為,光速是時空的函數,因而是不確定的。包括愛因斯坦、羅伯特·迪克都曾經研究過這個理論,愛因斯坦1912年認為:光速恆定原理僅在引力勢能恆定的特定時空區域中成立。但愛因斯坦後來放棄了這個研究,光速可變理論因為與廣泛接受的學說相沖突,具有很大的爭議性。目前至少有兩位執著的科學家仍在研究,並在2016年底發表了一篇研究論文。

這兩位科學家是英國倫敦帝國學院的宇宙物理學家喬奧·馬給久,以及加拿大理論物理學周邊研究所天體物理學家尼亞耶.阿肖迪,2016年12月他們在美國《物理評論D》雜誌上聯合發表了一篇論文,認為在早期宇宙中光速比現在更快,並提出了可以檢驗這個預測的方法。他們指出,大爆炸後的暴力事件導致宇宙中形成密度波動或不穩定的區域,這些波動和不穩定是由不同的光速驅動的,這些早期波動會在宇宙微波背景輻射(CMB)中留下印記。根據建立的計算機模型,他們預測了原始光速在CMB光譜指數中的精確數字是0.96478。如果將來觀測到這個數字是正確的,那麼光速就是在變慢的,愛因斯坦引力理論可能就不得不進行修改。

這個理論上世紀九十年代由加拿大科學家約翰·莫菲特首次提出,希望能替代宇宙暴脹理論,給出宇宙膨脹的新解釋,馬給久和阿肖迪都是這一理論的堅定支持者。這個理論認為,早期宇宙中光速比現在光速快得多,一種說法認為可達10^35 km/s,而另一種說法則認為是現在的10^60倍,因此膨脹中的宇宙遙遠區域在宇宙開始時曾有時間進行相互作用。


徐德文

年輕時,我會採用主流教科書的解釋,但總覺得邏輯不自洽。下面的解釋提供另一個視角。

準確的說,光在真空介質中傳播,不可能變慢。光波是由電磁震盪加壓真空介質,並由真空介質傳播的能量波,而真空介質漣漪的速度是固有的光速。


根據麥克斯韋實驗公式:c=1/√(ε0μ0),光速取決於真空介質的電容率ε0與磁導率μ0(都是常數),因而光速也是常數。即光速不變,不是理論強加的,而是實驗證實的。

雖然真空中的光速不變,但是根據c=λf與E=hf:光的能量E會不斷衰減,頻率f不斷降低,波長λ不斷拉長,即所謂的“衰減降頻”。

那麼,為什麼玻璃的光速(0.67c)會變慢?

我認為,光從真空入射到玻璃分子的巨大內空間,光速依然不變,只是受到電子與核子的“引力透鏡”與“電磁場”作用,發生多次的衍射與散射,延長了光程而變慢。



光一旦從玻璃折射出來進入真空介質,又立即回到原有的光速。這也間接證明,真空介質漣漪本來就是光速。

但是,如果玻璃足夠厚,光能會耗散殆盡在玻璃分子內空間而轉換為玻璃分子的內能。


原道童子

我個人認為宇宙真空光速,在時間長河中,是下降的。現在認為真空光速恆定不變,也只能說明我們觀測的時間還不夠,畢竟我們人類偵測相對比較精確的光速數值,才不到兩百年時間吧,假如再過幾百幾千萬年偵測,我敢肯定光速不是我們現在偵測到的數值,光速應該是下降的。也就是說,光速是有時間相對性效應的,這種時間相對性效應,對於我們人類的個體壽命而言,也許太長,所以在一個時間範圍內,我們可以認為在這個時間範圍內,光速是恆定的,相對論並沒有不對。

有一篇科幻小說 光速戰爭,就提出了基於宇宙大爆炸學說的光速可變理論。

光速四定律:

定理1:對於一個孤立系統空間域的物質,如果該系統沒有和其它系統進行能量和物質交換,則該孤立系統空間域的物質光速取決於該系統空間域的能量密度(成正比)和物質密度(成反比);

定理2:類似於熱力學第二定律的“熵增原理”,光速存在“光降原理”,即在一個孤立系統空間域內,光速會隨時間單調下降;

定理3:如果兩個孤立系統空間域中物質的光速相同,則它們彼此也必定處於同一時間軸上;

定理4:對於一個系統三維空間域,C^2=k*ΨE/Ψm ,C為該系統三維空間域的物質光速,ΨE為該系統三維空間域的能量密度,Ψm為該系統三維空間域的物質密度,ΨE/Ψm 定義為密度波,k為該系統三維空間域與其它三維空間域的能量和物質交換程度,即交互因子,對於一個孤立系統的三維空間域,k=1。

宇宙在緻密熾熱的奇點時,具有極高極高的能量。由於能量密度極高,而物質密度極小,所以宇宙的初始膨脹是“超光速”進行的,這裡說的“超光速”,是相對於我們現在偵測的光速數值而言。宇宙爆炸之後,宇宙體系在不斷地膨脹,能量密度不斷下降,能量不斷創造物質,物質密度不斷增加,這是一個能量密度由大到小、物質密度從稀到密的演化,所以本宇宙的本徵光速是隨時間單調下降的。


科學小殿堂

光速是光波或電磁波在真空或介質中的傳播速度。
真空中的光速是一個重要的物理常量 ,國際公認值為 c=299792458米/秒 。


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