光速對任何觀察者而言都是不變的,它為何一定是每秒30萬公里

宇宙間最快的速度是什麼?是光速,這毫無疑問。此時,可能又要有人搬出宇宙膨脹速度和量子糾纏來反對這一結論了,所以我們先來解釋一下,所謂光速最快,指的是宇宙系統內部物質的運動速度,而宇宙膨脹屬於空間膨脹,和我們所說的速度根本不是一回事,所以與光速最快原理並不矛盾,而對於量子糾纏,目前還有很多有待研究的問題,但可以肯定,量子糾纏顯然不是一種運動,所以其與光速最快原理也不矛盾。所以,光是宇宙間運動最快的物質,而且它的速度始終恆定為每秒30萬公里,不管對於任何觀察者來說都是如此。

光速對任何觀察者而言都是不變的,它為何一定是每秒30萬公里

為什麼光速是宇宙間最快的呢?為什麼其它物質不能超越光速呢?光速到底能不能被超越呢?原因說起來很簡單,光速最快是因為光沒有質量,準確的說是沒有靜止質量。我們知道任何運動著的物體都是具有質量的,但並不是所有靜止的物體都具有質量,光子就是一個例外,它只有運動質量,而沒有靜止質量。而除光子以外的全部物質都是具有靜止質量的。為什麼具有靜止質量就無法超越光速呢?因為我們沒有足夠的能量供給給它們,或者說宇宙沒有足夠的能量供給給它們。為什麼這麼說,你知道質能方程嗎?

光速對任何觀察者而言都是不變的,它為何一定是每秒30萬公里

根據質能方程計算,任何有質量的物體在越是接近於光速,其質量就會越大,而當它達到光速,它的質量將會趨近於無窮大,任何物體的運動都需要能量的驅動,而越是大質量的物體,其加速所需要的能量就越大,所以要推動有質量的物體達到光速就需要無窮多的能量。所以任何有質量的物體都是無法達到光速的,只有光子可以,因為它沒有質量。光速不僅是宇宙間最快的速度,而且它還是恆定不變的,對於任何觀察者而言都是不變的。舉個例子,比如一個人在火車上扔出一個石子,石子的速度是每秒2米。

光速對任何觀察者而言都是不變的,它為何一定是每秒30萬公里

那麼相對於火車上這個人而言,石子的速度就是每秒2米。我們假設火車的速度是每秒10米,如果此時火車之外站著一個人,那麼對於這個人而言,石子的速度就是火車的速度加上石子的投擲速度,也就是每秒12米。這個例子表明對於不同的觀察者而言,物體的運動速度是不一樣的。但是如果我們將石子換成光,情況就截然不同了,因為光速是恆定的。也就是說,此時如果你站在火車上測量,你會發現光相對於你而言是每秒30萬公里,如果你站在火車之下去測量,仍然會發現光的速度為每秒30萬公里,而並不是火車的速度加上光速。

光速對任何觀察者而言都是不變的,它為何一定是每秒30萬公里

從上面的例子可知,無論對於任何觀察者而言,光速都是恆定不變的。為什麼會這樣呢?這是因為光和時間具有著某種微妙的聯繫。有些人認為時間是不存在的,這是很可笑的,只要你測量一下光速,就會明白時間真實存在。因為正是因為時間的存在,光速才能夠保持不變。還是上面這個例子,為什麼在火車上測量和在火車下測量,光速都是一樣的呢?這是因為對於火車下的人來說,時間變慢了。只是你沒有意識到,你產生了一種錯覺,認為是光速變快了,但只要你去測量就會發現,光速沒變,變的是時間。


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