速度都是相對參照物而言的,那麼光速的參照物是什麼?

半壕煙花


你說的沒錯,速度都是相對參照物的,光速也不例外。只不過光速是個不變的速度,光在真空中的速度對於所有參照物都是不變的,大小為299792458米/秒。從這個意義上說,所有的參考系都是光速的參照物。但從別的意義上說未必如此。下面分別從經典和現代物理兩方面回答一下。

經典物理認為的光速參照物

十九世紀七十年代,英國物理學家麥克斯韋從他的聯立方程組中推導出電磁波的速度是個常數,


後來他根據當時人們對光的認識,大膽預測光就是一種電磁波。但人們發現電磁作用因觀察者不同而不同,電磁作用並不滿足相對性原理,看上去的確像與某個絕對參考系有關。麥克斯韋本人也認為有一個絕對的參考系,在他看來,不滿足伽利略相對性原理(在不同慣性系中電磁波傳播速度C是常數違反經典速度合成定理)正好說明了時空是絕對的,對於光(電磁波)而言存在一個特殊的(絕對靜止)參考系,比如說充滿宇宙空間的“以太”,光是“以太”介質的波動。在這個特殊參考系中方程取標準形式,光速在各個方向上均以C傳播。


麥克斯韋方程組如此的完美,電磁理論如此的成功,這直接啟發了人們去做一些相關實驗。1881年美國的邁克耳遜和莫雷合作進行了著名的“以太漂移實驗”,即干涉實驗。本來是為了證明絕對靜止參照物“以太”的存在,最後卻得出在任何慣性系中光速都是不變的實驗結果。針對這些實驗結果,像洛倫茲和龐加萊等人試圖利用已有理論進行調和解釋,他們從根本上並沒有摒棄絕對時空觀,新理論沒有革命性的改變,只能稱為“改良”。

相對論的相對時空觀

1905年,年輕的愛因斯坦用他獨特的思維能力,利用當時現有的材料得出了與所有人不同的結論。

他一不小心建立了新的力學理論,顛覆了牛頓力學,摒棄了絕對時空觀,建立了相對時空觀。他把光速不變上升為一個原理,另外他認為相對性原理應該是一個普遍性的原理,不應只適用於力學,也應該適用於電磁力學,於是他把伽利略相對性原理加以推廣成狹義相對性原理,然後把兩個原理結合創立了狹義相對論。

正如麥克斯韋等人認為的那樣,光速不變原理和相對性原理從表面上看是相牴觸的,這是因為伽利略相對性原理是個不精確的不完善的相對性,它一直沒有擺脫絕對時空觀的控制或者說利用。說到底它只是一個空間相對性原理,而沒有考慮時間的相對性,因此它才不適用於電磁作用方面。時空的相對性與運動速度有很大關係,在低速時,時間的相對性並不明顯,因此伽利略相對性原理還是正確的,到了光速就要考慮時間的相對性。如果考慮上時間的相對性,相對性原理就完全適用電磁作用,光速不變原理正是時間和空間都具有相對性的結果,因而也否定了絕對時空觀,否定了絕對靜止參考系的存在。反過來也可以講,正是由於光速不變原理的存在,才使時空的相對性體現出來。由此可見,光速和時空有著深刻的本質聯繫,光速是時空的屬性。相對於不同的參考系時空是不同的,但光速對於任何參考系卻是相同的,這不但說明光的傳播不需要特殊的絕對靜止的介質或任何別的介質,而且光速的大小也不相對於特殊的絕對靜止的參照物或任何別的參照物。


光只和時空聯繫在一起,同一束光的速度在不同參考系的不變如同同一個時空在不同參考系的不同,正因為時空的相對不同,才使得光速不變,所以如果非要說光的傳播介質是什麼?那就是相對的時空。如果非要說光速的參照物是誰?那就是相對的時空。最後,由於光速問題的複雜性,除了時空,不但沒有任何東西能做光速的參照物,反過來光速也不會做任何東西的參照物。那些認為人相對於光是光速的想法是要不得的。


物原愛牛毛1


簡單說,光速不需要參照物,或許相對任何參照物光的速度都是光速!

要完全解釋明白需要把愛因斯坦發現相對論的過程全部說一遍,這裡就長話短說。愛因斯坦是在研究麥克斯韋電磁學理論與牛頓的絕對時空觀之間的矛盾是觸發了他異於常人的靈感的,這個靈感讓他大膽假設光速不變,從而完美地解決了這個矛盾,同時不斷地得到驗證是正確的。

麥克斯韋的電磁學與牛頓絕對時空觀有什麼矛盾?簡單說,麥克斯韋方程組中的光速是一個常數,與光源的運動情況無關,而在牛頓的絕對時空觀裡,在不同參照系中速度是在疊加的,不同的參照系下速度也不會是一個固定的常數!

於是愛因斯坦就大膽假設光速不變原理,完全拋棄了牛頓的絕對時空觀,取而代之的是相對時空觀,同時用洛倫茲變換代替伽利略變換。用光速不變作為假設推導出了相對論。

事實上龐加萊洛倫茲等人已經非常接近相對論了,洛倫茲變換已經讓洛倫茲明白光速是一個常數,但他無法拋棄牛頓的絕對時空觀的束縛,結果與相對論失之交臂!

所以,光速不需要任何參照物,它就是光速。也可以變相這樣理解,在相對時空裡,不變的光速就像一把“尺子”一樣,衡量其他運動速度,如果尺子都是變化的,又怎麼衡量其他事物的運動速度呢?


宇宙探索


互聯網到了推廣新物理的時候了。

回顧人類物理理論300年探索之路:

300年前牛頓創立了經典力學,經典力學雖然沒有明晰打開宇宙奧秘大門,但它觸碰到大門鑰匙的雛形,這個鑰匙雛形就是“作用力與反作用力”。經典力學之後的相對論和量子力學,它們離這把鑰匙雛形越走越遠,完全偏出物理軌道。時間來到300年後,《宇宙物理體系》敏銳察覺到這把鑰匙雛形,把它加工打磨之後變成“物質彈性原理”,終於打開宇宙大門。

《宇宙物理體系》簡介: 它全文9萬字,歷時6年完工。它對舊物理基礎概念定義作了一次全面檢查維修及重建。它以尋找物質基本性質即物性為突破口重建物理學。它增加了若干新的基礎概念定義。它完成了對宇宙大自然最基本最重要最普遍物象進行逐一解釋,且邏輯自洽。

《宇宙物理體系》28個短視頻目錄:

1《宇宙物理體系》

2物質和能量

3質量重量

4磁和電

5時空

6光

7浮力

8飽和原理

9信息傳播

10火箭發射

11蘋果下落

12磁鐵相吸

13地球繞太陽轉

14飛機上升

15太陽能量方式

16月球重力

17力分析

18力傳播

19力與速度

20傳播力

21受力分析

22宇宙機理

23望遠鏡

24物理用詞

25性質和量

26生命

27力分析舉例

28摩擦力


天山我才


人是一種社會動物,其日常的行為舉止都會受到當地社會風俗習慣的影響,必須服從其所在國的法律和道德的約束。

然而,當一個人進入異國他鄉時,其並不會立刻入鄉隨俗,人的轉變要有一個逐漸轉變的過程。這一過程的實現,是通過與當地人的交流達成的。

因此,一個人在不同社會的轉變,和其與該社會的交流程度以及自身的適應能力相關。如果來到的是大都市,如果是一個年幼的孩子,需要轉變的時間⌚️就很短;反之,如果去的地方是人煙稀少的荒郊野嶺,如果其本人是一個飽經風霜的老人👴,則其恐怕一輩子也難改鄉音。

在自然界中,各種物體的運動也是如此,會受到各種物理背景的影響與束縛。不存在絕對孤立和自由的物體。否則的話,自然界就成了一盤散沙,也不會創造出我們人類了。

所謂物理背景就是相對於物體而言的外部空間。不同的空間,是由不同的粒子集合而成的。粒子較大的空間,對物體的影響就越加明顯;而粒子較小的空間,則對物體的影響會比較廣泛。

比如,水是由離散的水分子構成的,其是水生動物的空間;而空氣則主要是由氮氣和氧氣構成的,會對空氣中運動的物體產生風阻。

在我們的宇宙中,必然存在著不可再分的最小粒子,宇宙是由無數個最小的粒子構成的。因為,現實的宇宙不可能由虛無的無窮小產生。

根據這一最小粒子的不可再分的性質,我們就將該粒子命名為量子,其具體的大小即該粒子的角動量就是普朗克常數h,為6.623x10-27爾格秒。

至於我們看到和感受到的各種物質,小到基本粒子,大到各種恆星,都只是高能量子組成的封閉體系。

於是,宇宙的最為基本的物理背景即影響範圍最為廣泛的空間,就是量子空間。而各種物體僅只是漂浮在量子海中的泡沫。

因此,所有的物體,其運動都會受到量子空間的影響與束縛。它們的運動意義,就在於相對量子空間的位移。從這個意義上來說,量子空間就是所有物體運動的絕對參照系。

當然,作為絕對參照系的量子空間,並不是絕對不變的。類似大海,會因溫度及潮汐🌊的變化,而形成洋流,量子空間也會受到巨大天體的影響,形成不同的分佈。

此外,由於物質僅只是粒子的運動所形成的封閉體系,其內部是非常空曠的,也是由量子空間構成的。只是,這一空間與物體同步,與外在的量子空間存在著速度上的差異。

所以,雖然絕對的物理背景都是量子空間,但是在物質內外、在不同的地點,該空間的存在狀態是不同的,也存在著相對的運動。這就好比是在大海中的漂浮物,時而是靜止的,時而又是流動的,這些都取決於海水的具體狀態。

光子的特殊性是在於其並不是由數個量子組合的封閉體系,而僅只是受到激發獲得額外能量的單個量子。

因此,光子的體積和質量都是最小的,其受到量子空間的束縛也是最弱的。這也是為什麼,光子相對於量子空間的速度是最大的原因。

由於光子是由物質對空間量子的激發生成的,所以光子有一個由服從光源以c運動到服從外部量子空間以c運動的過程。而且,其速度的轉變相對於離開光源有一個時間上的滯後。這類似於我們在前面提到的,入鄉隨俗會滯後於進入異國他鄉。

總之,任何物體的運動都會受到量子空間的制約,光子也不例外。其首先受到光源內部的量子空間限制,之後才會服從光源外部量子空間的分佈。

只是光子受到量子空間的影響,是通過與空間量子的一個個碰撞來實現的,有一個時間上的滯後。

這也是為什麼,光線會在近距離時,產生邁克爾遜-莫雷實驗的零結果;而在遠距離時,產生雙星實驗的頻率變化。前者的參照背景是光源,而後者的參照系則是光源外部的量子空間。


淡漠乾坤


在相對論裡以光速運動的物體 ,發出的光還是以光速運動,相對論中光速不變是正確的,不用懷疑。萬有引力的存在,物體周圍的虛粒子向物體的中心方向運動。在忽略萬有引力時,宇宙中所有物體以其周圍遠距離時空的虛粒子作為參照系時,物體與時空虛粒子是相對靜止,物質與其周圍時空虛粒子等速運動。宇宙中一切的力最終都來源於時空虛粒子的運動,來源於時空虛粒子漲落形成的陰陽,來源於時空虛粒子密度的不均衡。物質在時空運動就像汽車上載的物品一樣,物品跟隨車子運動,動力來源於汽車 ,汽車是主動方,物品是從動方。

光以時空中的虛粒子為介質進行傳播,光的運動以時空虛粒子作為參照系,在虛粒子密度相同虛粒子之間相對靜止的時空環境中,光速不變。以光速在宇宙中運動的物體,其周圍時空虛粒子也以光速在時空中運動,從這物體發出的光以這物體周圍的時空虛粒子為傳播介質,相對這物體光速在各個方向上的速率相同,光速不受其發光物體的運動速度影響,不管其發光物體的運動速度的快慢,光速與其發光物體的相對速度不變。

光速會跟隨時空中虛粒子的密度變化而發生變化,​光的傳播路線會受時空中虛粒子運動影響而改變傳播方向。密虛粒子時空的虛粒子向疏虛粒子時空的方向運動形成引力場,光的傳播方向會受引力場的影響。虛粒子在通過物質界面時,密度瞬間變小間距瞬間變大,虛粒子以瞬間的超高速度通過物質界面。光以虛粒子為介質,在進入物質界面時,受到虛粒子瞬間超高速運動的影響,傳播方向偏離原方向,形成折射角。

光在經過大質量天體附近時,所處時空的虛粒子正向​大質量天體中心方向運動,光受時空的虛粒子運動影響而傳播方向發生偏移。

增加時空中虛粒子的密度,或者增加時空中虛粒子的運動速度,就​能得到比原時空環境中更高的光速。


太上邪神


比如說一列火車以120公里每小時朝一軌道上的目標發射一物體,物體相對火車速度是80公里每小時,刨除空氣阻力等影響,那麼到達目標時它的速度是多少呢?答案是200公里每小時,又比如說一個恆星相對於地球以半個光速的速度靠近地球,那麼它發出的光在地球上觀測是不是1.5倍光速呢?答案仍然是1倍光速。就是這麼神奇。


夢相牽1


我的理解:

1、科學方法:觀察一假設一驗證

2、相對論的一個假設是:在任何一個參照系內部,都不可能測量發覺自己在運動。

3、如果在本參照系內部測量出光速變化了,就能判斷出運動,推翻上述假設。


國又又


都無窮大了,沒有參照物,參照物就是其本身。反正,相信就好😄


李楠152425956


肯定是宇宙的星球。


古草秋心


我的理解:光速的參照物是“空間”,沒有“空間”的地方,光就不傳播了,例如質量巨大的黑洞,在這裡沒有我們所謂的“空間”了,或者說空間塌縮了。


分享到:


相關文章: