飛龍在天9783

其實這是一個十分複雜的問題。如果你要問為什麼光速不變，其實這個問題至今無解，這其實就是宇宙的基本屬性或者說是宇宙的基本參數，人類還沒有能力搞清楚為什麼會是這樣。

但也無礙我們解決第二問題。但在此之前，我們要想搞清楚一點，那就是“光速不變到底是咋來的？”

光速不變原理的歷史

實際上，在伽利略牛頓的時代，科學家搞出來的物理學，是有參考系的，就是說，你要研究哪些對象，是要先選定一個參考系。比如：下面這個例子，如果你要研究小人的速度。那麼如果參考系是地面，那小人的速度就是10+5=15m/s。如果你選車子為參考系，那小人的速度就是5m/s。

但是，隨著物理學的發展，人們漸漸發現了一個很奇怪的現象，那就是光速。具體來說，就是和科學家研究電磁現象有關，法拉第發現了電磁感應現象，後來麥克斯韋提出了麥克斯韋方程。統一了“電”和“磁”。預言了電磁波的存在，並且還預言光是電磁波的一種。而科學家赫茲用實驗驗證了麥克斯韋的理論。

這也就是算了，麥克斯韋發現一個問題，那就是光速在這組方程中是不需要參考系的。也就是光速c=1/ε0μ0（ε0是真空介電常數，μ是真空磁導率，這兩個都是常數），也就是說，這個結果告訴我們一個道理，那就是在任何慣性參考下，光速都是恆定值，大約為3*10^8m/s。

在直白點就說，就是還是剛才那個例子，如果人不動，在車子里人拿著手電筒射出一道光，在車上的人看，這道光是3*10^8m/s，按照牛頓的理論，地面上的人看到的是光速+車速，也就是3*10^m/s+10m/s。但按照麥克斯韋的理論，地面上的人看到的還是光速，不需要疊加。因此，麥克斯韋的理論和牛頓的理論就發生了衝突。

後來的科學家調和兩位大神的矛盾，想到了水波，水波傳播是需要介質的，也就是水。

那光是一種電磁波，那是不是也需要介質，所以光速其實是相對於介質而言的，也就是說還是存在參考系，這個參考系就是介質，他們管這個叫做“以太”。但是不能廣開腦洞，你還得證明他存在才叫做科學。

於是，一群科學家沒日沒夜地研究起了“以太”，其中最有名的就是邁克爾斯莫雷實驗。只可惜，科學家想盡辦法，最後證明了：以太不存在。也就是說，光傳播是不需要介質的。

於是，又有一對科學家開始琢磨起其他的辦法，其中比較有名的就洛倫茲和龐加萊，可惜，他們確實十分接近相對論，但都沒能拿出一個合理的解決方案。

而愛因斯坦和這兩位仁兄不太一樣，他直接把光速在任何慣性參考系下都不變，作為一個前提假設，建立了狹義相對論理論。但是問題是，你不能隨便這麼玩。到底對不對還是要靠實驗，於是呢。科學家開始驗證狹義相對論，其中最有名的就是μ子實驗，他證明了狹義相對論的時間膨脹效應。

在很多次重複的實驗中，狹義相對論都完成完美的符合實際觀測情況，這才開始被物理學家們所接受。而“光速不變原理”也是在那個時候，開始被物理學家所接受。而科學家還是一直耿耿於懷的，他們做了很多實驗，試圖推翻“光速不變原理”，然而他們都失敗了。

光既沒有壓縮時間也沒有壓縮空間

緊接著，科學家也開始在思考“光速不變原理”的物理意義。在相對論中，愛因斯坦統一了時間和空間，使得這兩個物理量不再是獨立存在的，而是被統一為“時空”。

而光則是“時空”中的一個種幾何性質，在時空中，我們推導出一個距離公式：

這個公式其實很容易進行推導，這裡就不展開去推導了。我們能知道的是光速不變原理決定了：

通過這個推導，閔可夫斯基建立了時間光錐。

光錐是被影響事件的集合，而光速其實就是時空的特徵屬性。描述了任意兩個事件之間的時空距離。

鍾銘聊科學

導讀：光速的本質是什麼？光速為什麼是光速？光速為什麼是不變的？光速不變！愛因斯坦的狹義相對論就是基於光速不變原理髮現的，不要認為光速不變原理是定律，事實上它只是愛因斯坦通過研究麥克斯韋方程組後的一個假設，你也可以認為是一個公理，有了這個假設，才有了愛因斯坦之後的狹義相對論的誕生！

有人可能會說，既然是假設，就不一定是正確的，但事實上任何科學理論都是一種假設，然後再把這種假設進行全方位的驗證，同時這行假設能夠輕而易舉地詮釋相關宇宙奧秘。而邁克爾遜-莫雷的實驗也證實了光速不變原理！

而愛因斯坦做出光速不變假設是在牛頓的絕對時空觀與愛因斯坦的相對時空觀的衝突中產生的，因為牛頓的絕對時空觀佔據了統治地位，但它與完美到極致的麥克斯韋方程組不相容！

我們理解世界的方式永遠不要單一。看看下面的關於光速的論述，會讓你耳目一新。

內容如下：

這裡有必要說一下，光速不變並不是指光速在真空的速度是30萬公里/秒，而是在任何運動狀態下，以任何物體為參照系，光速都不變！

這裡還是再把四十四章的一個問題，拿出來再問一遍：你如何理解光速不變原理？

關於光速不變原理的理解。注意再看一遍：光速不變原理是指真空中的光速對任何觀察者來說都是相同的。不要盯著光速值看，要看根本。

就好比我問你：現在的光速值被認定為299,792,458 米每秒。假如100年後，光速值的測量變為299792458.001米每秒，那麼你會說愛氏的相對論是錯誤的嗎？

很顯然就原理所述而言，沒有一點毛病，即使100年後光速測量變為299792458.001的時候，愛氏的相對論依然是正確的。因為對於任何觀測者而言，光速都是這個值，光速是不變的。光速不變原理就是成立的。很多同學，一般會被光速值吸引，這是捨本逐末。

在第四十四章中，明確說過這樣一句話，光速的本質：光速【真空】是一種時空束縛態，光速為定值是時空使然。也就是時空告訴物質如何運動，這種運動就包含了以多大速度運動。光是物質，自然就遵從時空規律。也就是光速的多少與時空性質有直接關係。

更具體的的來說是真空磁導率和真空介電常數，引力場共同決定了光的速度。各位這就是引出了我們要介紹的兩個概念了。

先說說磁導率和真空磁導率。磁導率是表徵磁介質磁性的物理量。表示在空間或在磁芯空間中的線圈流過電流後，產生磁通的阻力或是其在磁場中導通磁力線的能力。其公式μ=B/H ，其中H是磁場強度、B是磁感應強度，μ為介質的磁導率，或稱絕對磁導率。通常使用的是磁介質的相對磁導率ur ，其定義為磁導率μ與真空磁導率μ0之比，即 ur=μ/μ0 。相對磁導率ur與磁化率χ的關係是：ur =1+ xm。磁導率μ，相對磁導率ur 和磁化率xm都是描述磁介質磁性的物理量。

而真空磁導率自然是限定了真空條件下的磁導率。真空磁導率是一個常數，也可以定義為一個基礎的不變量，是真空中麥克斯韋方程組中出現的常數之一。在經典力學中，自由空間是電磁理論中的一個概念，對應理論上完美的真空，有時稱為“自由空間真空”或“經典真空”。

常用符號μ0表示，由公式F=μ0I2h/2πa定義，此式是真空中兩根通過電流相等的無限長平行細導線之間相互作用力的公式，式中I是導線中的電流強度，a是平行導線的間距，F是長度為h的導線所受到的力，而稱μ0為真空磁導率，其值為μ0=4π×10-7牛頓/安培2，或者μ0=4π×10-7特斯拉·米/安培，或者μ0 = 4π×10-7 亨利/米。在高斯單位制（CGS）中，真空磁導率為無量綱的數，其值為1。

真空磁導率μ0和真空電容率

以及光速 c的關係為：

無限長載流直導線外距離導線r處：

。

其中，

為真空磁導率。r為該點到直導線距離。

我們先不分析，先接續介紹關於真空介電常數的概念。介質在外加電場時會產生感應電荷而削弱電場，介質中的電場減小與原外加電場（真空中）的比值即為相對介電常數(relative permittivity或dielectric constant)，又稱誘電率，與頻率相關。如果有高介電常數的材料放在電場中，電場的強度會在電介質內有可觀的下降。理想導體的相對介電常數為無窮大。根據物質的介電常數可以判別高分子材料的極性大小。通常，相對介電常數大於3.6的物質為極性物質；相對介電常數在2.8~3.6範圍內的物質為弱極性物質；相對介電常數小於2.8為非極性物質。

而這裡所說的極性，是與電荷分佈有關的。在化學中，極性指一根共價鍵或一個共價分子中電荷分佈的不均勻性。如果電荷分佈得不均勻，則稱該鍵或分子為極性;如果均勻，則稱為非極性。物理上通常認為極性是物體在相反部位或方向表現出相反的固有性質或力量。物質的一些物理性質(如溶解性、熔沸點等)與分子的極性相關。

介電常數又稱電容率或相對電容率，表徵電介質或絕緣材料電性能的一個重要數據，常用ε表示。它是指在同一電容器中用同一物質為電介質和真空時的電容的比值，表示電介質在電場中貯存靜電能的相對能力。空氣和CS2的ε值分別為1.0006和2.6左右，而水的ε值較大，10℃時為 83.83。

所以介電常數是物質相對於真空來說增加電容器電容能力的度量。介電常數隨分子偶極矩和可極化性的增大而增大。在化學中，介電常數是溶劑的一個重要性質，它表徵溶劑對溶質分子溶劑化以及隔開離子的能力。介電常數大的溶劑，有較大隔開離子的能力，同時也具有較強的溶劑化能力。

介電常數是指物質保持電荷的能力，損耗因數是指由於物質的分散程度使能量損失的大小。理想的物質的兩項參數值較小。而真空介電常數又稱為真空電容率，或稱電常數，是一個常見的電磁學物理常數，符號為ε0。這個已經在上面提到了。在國際單位制裡，真空介電常量的數值為：ε0=8. 854187817×10F/ m（近似值）。

真空介電常量是物理量在度量時引進的常數( 主要是庫侖定律中對電荷量的度量) ，根據麥克斯韋方程組，可推知真空介電常數與其它物理常數的關係：

。其中，c是光波傳播於真空的光速，u0是真空磁導率。上式可作為真空介電常數的定義式。

說到這裡，我給大家說一點，你不要看到上面好多公式，就頭疼了，其實對於科普來說，我們要找的是概念之間的關係。但作為研究而言，就要推導和謹慎。我說過我也不是專業科班出身的，所以我儘量按我的理解，通俗的給大家講。文章中出現的公式，也不是我自己推導，是在百度或者其他資料上找來的，為的是讓大家理解這些關係式中的概念是有聯繫的。

我先通俗來講講我的思路，為什麼光速和真空磁導率和真空介電常數有關。光是電磁波，這是大家公認的。而真空磁導率和介電常數又與電磁性質以及電荷有關，那麼怎麼能和光速沒有關係呢。

我們現在所定義的光速測量值是在真空條件下得到的，所以磁導率和介電常數也必須具有真空條件，才有一致性和可討論性。

最初提到光是電磁波的人是麥克斯韋。他在總結從庫倫定律到安培、高斯、法拉第等人有關電磁學說的全部成就，在此基礎上加以了推廣和發展，得出了以自己名字命名的方程組，即麥克斯韋方程組，其主要包括四個方程式，然後再補充三個描述介質的方程式，總共7個方程式。通過解這個方程組的特定解，可以得出電磁波在某種介質下的傳播速度。人們發現電磁波在真空的傳播速度恰好和真空的光速吻合，後來才確定光就是電磁波。

根據公式：

所得出的光速值為2.9979×108 m*s，和光速的實測值非常接近，在1983年國際計量大會決定採用的真空中光速值為2.99792458×10^8 m*s。c為光速；為真空的介電常數=8.85418782×10^(-10) F/m；u0為真空的磁導率=4π×10^(-7) N/A^2。所以，這種數學表示方式是根據麥克斯韋電磁方程組推導出來的。

而光速在真空中是一個定值，真空磁導率和真空介電常數也是定值。它們都具有一定的“恆定性”，這是光速不變原理的一個原因。而真空磁導率和真空介電常數是與時空背景有關的，所以綜合去考量，可以大膽得出光速為什麼是光速，光速為什麼不能超越。

原因就是光速是時空使然，光速恆定有時空背景限制。而光速不能超越，可以認為光速是一種時空束縛態。物體的能量不可能撼動整個時空，所以物體的速度就不能超越光速。

所以我在第四十四章中關於光的本質的時候寫道：光速【真空】是一種時空束縛態，光速為定值是時空使然。也就是時空告訴物質如何運動，這種運動就包含了以多大速度運動。光是物質，自然就遵從時空規律。

這句話是這樣理解的，不知道你在看前面第四十四章的時候，是如何理解的。因此你就可以大膽得出結論，如果宇宙性質和環境發生變化，那麼光速值自然會波動。所以光速值增加或者減少，不能證明愛因斯坦光速不變理論是錯誤的。

我在那一章裡給了一個理解的案例。大家再看看吧。我們知道河槽寬的地方，河流流速緩慢；而河槽窄的地方，河流流速較快。等量的河水，我讓河槽窄的地方，比原來窄上100萬億分之1米，那麼窄的地方河流的流速有變化嗎？理論上有變化，可是實際呢？實際是沒有變化的，因為這樣微小的變化，至少人類是無法測量出來的。

而光速有測量值，也有定義值。但我們都知道，它不是絕對定值，小數點後面有多少數字我們不清楚。這是可以解釋為宇宙背景的“彈性”。你會發現很有物理常數，都不是絕對定值，那這就不是偶然。我有一章內容，專門列出了很多個常數，相信大家看到了，很多人可能會認為我是為了湊字數，而增加的這一章。其實還不是，對於這一章，我思慮了很久。我把這些數字都列了一個表了，試著找關係，看看能否找到一些共性，結果沒有找到。當然我的算法就很簡單，這是能力的限制。如果你看到了，你有新的方法，或許可以算出宇宙這種“彈性係數。”

還有一個思維，我給大家點一下。因為在我們否定了以太之後，就沒有人在思考光或者引力傳播需不需要介質的問題。各位，應該這樣思考。否定以太沒有問題，是人類的進步，也有實驗支撐。

光波也不能理解為聲波。聲波是振動的空氣引起的，而光波不是。光波，電磁波是由磁場激發的。我們現在所說的，光不需要任何介質可以傳播，這句話其實是不可想象的。

我寫這本書，就是為了告訴大家。我們創立一個理論的時候，先去想這個理論，這句話能不能想象是很重要的。光不需要任何介質可以傳播。事實上是你不能想象世界上，沒有任何介質。世界上什麼都沒有這個狀態，你其實是想象不出來的。世界上什麼都沒有的話，也就是沒有世界。這個邏輯沒有錯吧。

就好像我這樣說，沒有玻璃的話，光不可能在玻璃中傳播。更何況沒有絕對的真空。所以光一定在介質中傳播的，在不同的介質中傳播速度不同。在真空中恆定。在介質中傳播和需要藉助介質傳播是兩個概念，繼續往下看。

宇宙中充斥著各種場，所以可以認為光傳播的介質是“場”。同樣引力的傳播不需要介質，但引力必須穿透這些宇宙的“場”來把一個個帶有質量的物體連接起來。這樣去想，可以想象，也絲毫不破壞現在理論的框架。只是在表述上，需要修改。

按照我們現在的教課書，甚至可以這樣理解。電磁波是電磁場的激發。它的磁力線延伸在理論上是無窮遠的。這是我們學過的，也就是可以從某種程度上說，場的延伸也是無窮遠的。所以電磁波以各種電磁場為介質進行傳播。大家可以看看現在教科書中關於電磁波的定義，就好理解了。電磁波是由同相且互相垂直的電場與磁場在空間中衍生發射的震盪粒子波，是以波動的形式傳播的電磁場，具有波粒二象性。所以可以說電磁波以自身為介質在進行傳播。引力，引力波同樣也是，可以通過引力場傳播。因為沒有任何物質的傳播是不可想象的。這和世界存在的方式是矛盾是兩個概念。任何物質都沒有，是世界不存在。世界存在的方式是矛盾的，是說我們關於世界的解釋，一定有不能自洽的地方。就像哥德爾不完備定理所揭示的那樣。

以自身為介質進行傳播，頂多是有矛盾的一面。但是是可以想象的，也有理論基礎。現代物理學是以西方人的思維進行建立的，他們這種“排除法”的思維是很好的，但不是任何時候都是很好的。

這是我要給大家點出來的一個點。你在科研的時候，你怎麼想真的很重要的。尤其是當一個理論和實驗，你進行了很長時間了，就要想一下，我是不是該換一個路走走，看看能不能走的通。

關於這一章其實寫到這裡就結束了。但我在百科上，看到一個真空介電常數與真空背景週期的關係的推理。我個人瀏覽了一遍，覺得不錯。這也是大家理解真空介電常數與真空背景有關的佐證。數學能力強的，可以看看下文。

百科摘錄：值得一提的是，t =8.81 ×10秒在數值上剛好近似等於真空介電常數ε0，這兩個量之間有什麼關係呢? 為了說明這個問題，這裡假定真空中有二個帶有相同電量( 電量為e) 的點電荷相互作用，相互作用勢能為：

。如果單個電荷以週期 t 做圓周運動，則電流強度為 I = e/t. 根據實驗結果，電阻的表達式可寫為：

。其中 ρ 為電阻率，l 為介質的長度，s 為介質的橫截面積，電流的方向垂直於橫截面。對兩個點電荷來說，雖然它們“靜止”，但它們受“真空背景溫度”的影響，也在做輕微的熱運動，這個運動可看成是簡諧運動，運動方向在兩個點電荷之間，週期為( 即前面的所說的“真空背景週期”)。運動電荷對應的電流可認為就是位移電流，這種運動使兩個電荷間的電場也發生了週期性的變化，變化的週期也為t。由於位移電流的本質就是變化的電場，則 e/t 在數值上可表示電流的空間分佈，電流方向垂直於以 r 為半徑的球面，式中的橫截面積為s =4πr2。

由於系統處在真空之中，電阻率很大(相對於導體來說) ，但電子的運動是自由的，兩個點電荷間的電阻為

。

一個電荷相對一另一個電荷的電勢

，相對應的電勢能為

。比較勢能表達式可知 ε0= t / p，表明真空介電常數ε0與真空背景週期成正比。如果假定電阻率 ρ =1，真空背景週期與真空介電常數在數值上完全相等。可得：

。

上式說明真空背景溫度與真空介電常數成反比，這個結果也顯示現實真空環境與宇宙背景有直接關係。雖然用 e/t 來表示位移電流的空間分佈並不嚴格，但是足以說明真空介電常數的測量值與宇宙背景溫度有很大程度的關聯。

通過上面這個推理，大家可以看出，如果這個推理靠譜，因為作者也說了用 e/t 來表示位移電流的空間分佈並不嚴格。如果靠譜的話，那麼根據現在的天文理論宇宙大爆炸之後，宇宙空間背景溫度一定是在下降的，那麼真空介電常數成反比，就是上升的。有一點也很巧，不知道大家注意到沒有。光是電磁波，電磁波是同相且互相垂直的電場與磁場在空間中衍生發射的震盪粒子波，是以波動的形式傳播的電磁場。而介電常數和磁導率分別對徵著電場和磁場。所以又一點也不巧。

摘自獨立學者，科普作家，藝術家靈遁者科普書籍《變化》

靈遁者國學智慧

一個個回答的這麼複雜，你覺得提問者能看的懂嗎？光速不變是相對於任何運動的物質，它的速度都是光速，光速相對光速，它還是光速，為什麼不是0？因為相對速度是經典物理的東西，宇宙中尋找不到一個靜止不動的參照物，那麼只好用相對速度的概念了，而光速是恆定不變的，因為光子沒有質量，既然它沒有質量，何談變量？你說既然光速不變，為什麼我們不相對光速測量我們的運動速度？因為光子不能做參考系，光子因為已經到達最高速度，它不能再加速或減速，也就是它運動方向無法改變，它就沒有了時間，所謂光年，普通意義來講，那是相對於地球的一年來說的，光是沒有時間流逝的概念的。它的速度每秒三十萬，但是如果相對於一個質量非常大的星球上來講，每秒鐘可能就是900萬了，所以我們並不知道光子真正的速度，並且我們並不知道相對物是否平行於光，那麼我們就沒辦法知道相對物的速度。那麼光速相對於光速為什麼不是靜止？我們要對速度這個概念重新理解，速度是距離除以時間，那麼光它沒有時間，也就是0，0作為除數是沒有意義的，所以我們如果以光為主體，從宇宙一端到另一端是不需要時間的，如果你是個光速超人，那麼你用0秒可以環繞整個宇宙，並且你不會進入0.01秒，你永遠處於0秒，因為你已經達到光速，你停止了思維，停止了眨眼，想象一下，如果你眨眼，就相當於在光速下又一次的加速度，這是不可能的，因為你已經是無限大的質量，沒有任何能量可以驅動你身體內的物質再改變運動方向，所以你身體內的物質根本不會有任何改變，也不存在新陳代謝，那麼時間就凝滯了，你相對於光速而言，你身體依然是光速，因為如果你不是光速，你就可以眨眼了，也就是說你的身體不再是無限大的質量，這樣通俗易懂的解釋，你是否能夠理解？光子沒有靜質量，所以它不需要能量去加速它，它就直接到達了光速，而具有質量的物質則需要能量加速它，當它質量越大，它的時間流逝越慢，因為質量越大則需要更大的能量去驅動它才能使它更快，它越來越難以被加速，假設你達到了光速的三分之二，你眨眼睛所需要的能量則無比巨大，此時你眨一次眼，地球可能已經過去了千萬年，到越接近光速，則變量就越小，然後你就永生了。所以時間是不均勻的。

潛在能被激發

光速不變是有條件的，其大小並不總是恆定的常數。這才合乎辯證法的核心規律——對立統一規律，即凡事不能絕對化，要全面地、發展地看待問題。光速會隨著不同的介質情形或不同的非慣性系而發生相應的變化。

首先必須闡明一個事實，我們身處的宇宙乃至宇宙外面，本質上都是能量，該能量中的一部分生成了我們現在的宇宙！這也能解釋為什麼在偉大的愛因斯坦誕生後，能利用基於光速不變原理的質速公式，推導出著名的質能公式E=mc^2，由該公式可知，任何物質的質量和能量存在該轉化關係，用愛因斯坦的話來說，就是:“能量就是質量，質量就是能量。”這說明在我們身處的宇宙之外，不排除已有部分能量至少生成一個宇宙的可能性，且宇宙有邊界。該事實也能解釋為什麼宇宙的質量在不斷減小，因為宇宙在高速運轉，需要不斷消耗能量，因而，只能通過不斷虧損質量去補充。還能解釋為什麼我們的宇宙在不斷膨脹，暗能量在不斷增加，因為從宇宙外的能量場擴散進來了大量暗能量，使宇宙體積不斷增大。

由上可知，對於宇宙中的每個光子(構成光的基本微粒)，都是由其光源處的能量生成的！這也能解釋為什麼光子沒有靜止質量，即不存在靜止的光子，因為產生光子的能量靜止時，還在光源裡，尚未形成光子，且光子誕生後，不存在與它相對靜止的參照系，否則，就不存在光子了。也不帶電，否則，就會因為光子間基於同種電荷相互排斥而無法形成光線，或因異種電荷相互吸引而相互粘合，甚至發生碰撞而湮滅，也無法形成光線。且光子作為一種傳遞電磁相互作用的規範玻色子，也是一種基本粒子，不可再分，其質量也不會發生變化，否則，就會重新變成一小股能量而湮滅。即:每個光子的能量都是固定值，也可稱之為能量子或光量子。這也能解釋德國物理學家普朗克在1900年提出的能量子假說，以及愛因斯坦在1905年提出的光量子假說。可見，光子有質量，且僅有運動質量，其質量大小如同我們常見的基於分子、原子、或離子間的作用力而構成的較穩定的宏觀物體一樣，不會發生變化。

根據愛因斯坦狹義相對論的基本原理可知:光在真空中傳播的前提下，僅僅在所有的慣性參考系中觀測時，其速度才會不變，且大小都是c=299792458米/秒。下面一一分析其原因:

首先，必須是真空環境。即不存在任何介質，避免了對光速造成影響，避免光子造成能量損失，這就好比一個運動物體處於光滑的平面上時，很容易使其速度保持恆定不變。

其次，必須是慣性系。即:能使裡面的運動物體符合牛頓運動定律的參照系。在這裡指符合慣性定律的物體的參照系，即裡面的物體在不受外力時，保持靜止或勻速直線運動狀態。

再者，必須是所有的慣性系。即:相對於所研究的那條光線所在的慣性系而言，從其它的與之保持相對靜止或作勻速直線運動的參照系中觀測該光線時，其速度仍舊不變！例如，在真空中有一列作勻速直線運動的火車從一座火車站的某站臺經過時，站臺上有個站著的人用強光手電筒朝著火車前進方向發射了一束光，並測出它的速度大小是c=299792458米/秒，那麼，這道光相對於火車上的人的速度大小仍然是c，且方向不變，絲毫不存在經典物理意義上的減小！

發生這種違反我們的常識或直覺的根本原因是光子自身的能量守恆定律！

由此可推知，光子都有“分身術 ”，在各慣性系中都產生僅相對於其中的觀測者或其它物質出現的一條速度和動能都相同的光線！否則，由於動能的相對性，一旦這些光子有了速度變化，立即湮滅，回到能量場中，再在每個慣性系中重新生成另外的一條能量、質量、速度都相同的光線！可見，光子會隨著觀察者或其它物質的速度的變化而時隱時現！顯然，光速也不受光源和觀察者的運動狀態或所有真空慣性系的其它不與該光線接觸的物體的影響，因為這些外界物早使光子有了速度變化後，立即在每個慣性系中重新生成另外的一條能量、質量、速度都相同的光線。值得注意的是，千萬別根據質能公式E=mc^2推得c^2=E/m，歪打正著地得出光速不變，因為該公式也是基於光速不變原理的質速公式推導出來的。

當光線在各個慣性系中的相對均勻的介質中傳播時，根據上面證明的結論，不妨也做個思想實驗，也想象成光子都有“分身術 ”，即對於每一個慣性系的觀測者而言，都會出現一條速度相同的、真實的光線。比如上面的例子，可以想象成基於某種高技術，突然把真空環境變成了處於質地相對均勻的空氣中，這時由於介質對光子的阻礙，光速比處於真空時小，但也恆定不變，這好比一個處於平衡狀態的物體在粗糙程度均勻的地面上滑行時，速度不會變化。但這並不與前面所說的“光子出現速度變化時會湮滅，重新生成速度為c的新光子”矛盾，因為這時各個光子在不斷地受阻礙、湮滅、重生，它是一個動態的過程，因而會出現速度較小且恆定的事實。同理，此時火車上的人看到的另一束原本相對於火車的速度大小也是c的“分身光”，也突然變小了，由於介質相同，也同樣均勻，所以光速減小的程度也一樣。因此，在各慣性系中看到的光速大小在均勻介質中減小得一樣多，但方向也沒變，即光速也相同，只是相對於真空而言，大小會變小！由此可推知，如果在各慣性系中的介質不均勻，但其組成成分和結構能滿足對光子的阻礙程度差不多時，光速除了比真空中小之外，也相同！顯然，該光速也不受光源和觀察者的運動狀態或所有慣性系中的其它不與該光線接觸且不發生相互作用(如電子對效應，即一個光子轉化成一個正電子和一個負電子，注意是轉化，不是分解，即光子湮滅後，其能量轉化成正負電子，與上述不矛盾)的物體的影響，因為這些外界物使光子有了速度變化後，也在每個慣性系中重新生成另外的一條能量、質量、速度都相同的光線，不過也和前述的情形一樣，在不斷地受阻礙、湮滅、重生，也是一個動態的過程，且該規律也適用於下面所討論的非慣性系！且只有當各慣性系介質的組成成分和結構不滿足前述條件時，光速除了比真空中小之外，也不相同了！顯然，光速也要受外界物質運動狀態的影響。

當光線在真空環境下的各個非慣性系中傳播時，即這些參照系相對於光線作變速運動，不管加速度是否恆定，都可以看成是參照系都處於靜止或勻速直線運動狀態，而該光線相對於每個參照系(即慣性系)作加速度與與之等效的非慣性系相反的變速運動。這是因為:不妨把每個光子想象成一個運動的小球，如下圖1所示，當一個人站在停靠在某星球上的宇宙飛船中的人拿出一個小球，使小球作加速度為a的自由落體運動時，它的運動效果與圖2相同，即:當該飛船遠離該星球，在太空中作豎直向上的，加速度大小也為a的加速飛行時，這個人也拿出一個小球，該小球相對於飛船有一個一個豎直向下的加速度-a。也就是說，圖1的飛船對於小球而言，是慣性系，它在該星球的引力場下作勻加速直線運動，而圖2的飛船對於小球而言，是非慣性系，它本身不受力，卻在該飛船作加速向上運動時，相對於該飛船作同樣的加速運動！其中，為了使類似圖2的運動情形也滿足牛頓運動定律，人們把加速度-a稱為慣性加速度

圖1

圖2

由上可知，當光線在真空中的各個非慣性系中傳播時，可以在腦海裡看成是該光線在這些參照系變成慣性系後的引力場(如重力場)中傳播。再結合與上述類似的思想實驗可知，可以想象成基於某種高技術，突然讓真空中的各慣性系都作變速運動，這時，對於每一個非慣性系而言，其(等效)引力場都對光線的每個光子產生吸引力，從而使光線發生彎曲，即廣義相對論中所說的“引力場使時空彎曲”，顯然，光速相對於慣性參照系情形而言，已發生改變！由於通常不同的非慣性系給予光子的(等效)引力場不一樣，即光子獲得的加速度不一樣，使光子的速度通常也變得不一樣！且當這些加速度(或沿光速方向有分量)與光速方向一致時，光速會持續增加！可見，科學家們已發現的超光速現象不是假象！

同理，當光線在有介質的非慣性系中傳播時，由於介質對光子有一定的阻礙，但與上面分析的(等效引力場強度)相比，影響很小，所以，總體情形與上述的真空非慣性系類似。但需要注意的是:只有當介質均勻、或介質不均勻但組成成分和結構能滿足對光子的阻礙程度差不多，且滿足所有非慣性系的(等效)引力對光子的作用效果相同時，即各非慣性系中的這些力都能保證光子獲得相同的加速度時，這時光線的速度又相同了！在此前提下，該光速也不受光源和觀察者的運動狀態或所有非慣性系的其它不與該光線接觸且不發生相互作用的物體的影響。

• 結論:
• 1、光速在真空中的不同慣性系中都是不變的，且都是c=299792458米/秒，光速也不受光源和觀察者的運動狀態或所有真空慣性系的其它不與該光線接觸且不發生相互作用的物質的影響；
• 2、光速在介質能滿足對光子的阻礙程度差不多的不同慣性系中也是不變的，只是速度比c小，如在空氣中的速度。該光速也不受光源和觀察者的運動狀態或所有慣性系中的其它不與該光線接觸且不發生相互作用的物體的影響。否則，光速就不相同，也受外界物質運動狀態的影響；
• 3、光速在真空中的不同非慣性系中通常會發生變化，大小可能大於c，也可能小於c，也會受外界物質運動狀態的影響。只有各非慣性系中的(等效)引力都能保證光子獲得相同的加速度時，光速才相同。在此前提下，該光速也不受光源和觀察者的運動狀態或所有非慣性系的其它不與該光線接觸且不發生相互作用的物體的影響;
• 4、光速在有介質的不同非慣性系中通常會發生變化，大小可能大於c，也可能小於c，也會受外界物質運動狀態的影響。只有當介質能滿足對光子的阻礙程度差不多，且各非慣性系中的(等效)引力都能保證光子獲得相同的加速度時，光速才相同。在此前提下，該光速也不受光源和觀察者的運動狀態或所有非慣性系的其它不與該光線接觸且不發生相互作用的物體的影響;

至於上述的諸如“光子是基本粒子，且在本質上質量不變(因頻率改變而發生的質量改變本質上是原光子湮滅成一小股能量後，再重新生成了新的光子)，光子也不可分割”等問題，它和這類問題屬於同類問題:即在真空慣性系中光速大小為什麼約為30萬公里/秒，而不是20萬公里/秒、40萬公里/秒或其它數值，這是因為，上面已論證了在我們的宇宙外面很可能存在其它宇宙，在那些地方就有可能遵循光速為100萬公里/秒，200萬公里/秒乃至其它常數，甚至光速還符合速度合成定理！只是我們出生在現在的宇宙裡而已。所以，所有的這些規律的總和，才是整個世界擁有的自然規律！這才符合辯證法規律，即符合自然規律的全面和完整性！

顯然，只要理解了我在上面論證的光速不變的本質及其它變化條件，就能徹底理解愛因斯坦基於光速不變原理推導出的時間、長度變換公式，你所提出的“時間靜止、空間壓縮”問題就能圓滿解決！包括常見的“鐘慢尺縮”問題也只能用這兩個公式圓滿解決！

愛因斯坦和他的著名的質能公式

新常新科技

光速不變是指光的傳播速度不變。光就是光波。就像水波是水體（水分子的集合體）的振動波、聲波是氣體的振動波一樣，光波就是光子體（光粒子的集合體（電磁場））的振動波。當然，必須強調，光波與水波和聲波不同，簡單地說，光波是一種沿直線傳播的帶偏振的橫波。狹義的光波，就是可見光的光波。廣義的光波，就是電磁波，包括不可見光的光波。因此，就像不能簡單地說水波是水分子、聲波是氣分子一樣，也不能簡單地說光是光粒子（光子或光量子）。 在漢語中，水僅具有水體的含義並不具有水波的含義、氣僅具有氣體的含義並不具有聲波的含義，因此，水不是水波、氣不是聲波。然而，在漢語中，光並不具有光子體或電磁場的含義僅具有光波的含義，因此，在漢語中，真正要是簡單地說光是波（光波）還是完全可以的。準確地說，光就是光波（光子體或電磁場的振動波）。因此，光速在真空中每秒30萬千米，不是一個光子一直向前移動每秒跑了遠達30萬千米的直線距離，而是這個光子的橫向振動引起緊鄰的另一個光子的橫向振動依次類推直至引起30萬千米遠處的那一個光子的橫向振動。由此可知，光速不變是指光的傳播速度不變。

情未了158507209

按相對論來說，這個世界其他一切都是可變的，唯獨光是不變。不僅僅是光速不變，光的行動路徑也是不變的。

目前我們無法說出光速不變的本質，它僅僅是一個實驗結果

麥克斯韋是最早推導出光速不變的人，他把光速定義為一個常數。因為光速僅與真空介電常數ε0和真空磁導率μ0相關，表達式為C=1/ε0μ0。

不過他與愛因斯坦一樣認為任何慣性系平權，而這一點僅僅只是假設，也可以認為是目前缺乏支撐的部分。

由於光速不變的結果違背了牛頓的絕對時空觀，於是其他科學家當起了和事佬，假想了一種以太介質，而最後在尋找以太的邁克爾遜-莫雷實驗中，非但沒有發現以太，還變相證明了光速確實不變。

、

上圖是邁克爾遜-莫雷實驗實驗原理，小球表示光的運動軌跡，若以太存在，則紅色光球和藍色光球經透射與反射到達干涉儀時，會出現時間差（動圖右）並出現明確的干涉條紋。但實際情況 確實（動圖左），所以以太不存在，且光速不變。

但如何解釋“光速不變”至今無人做到。但在幾何層面上來看，正因為光速不變，時空才能作為一個整體來看待。

更確切的說，你要解釋一樣未知的東西，就必須依賴另一樣已知的東西，而目前光是我發現的這個世界最本源的東西了，所以無法解釋。

光速不變意味著“鐘慢尺縮”。

光速不變和相對性原理都是狹義相對論的兩條重要原理，而原理無法解釋，只能假設成立。

你要推翻它們就只能用實驗證偽，如果不能它們都將繼續成立。

而“鐘慢尺縮”是光速不變造成的物體運動的最直觀結果，揭示了運動的物體相對於靜止的參照物，運動物體的時空確實可以理解為被壓縮了。

但這只是針對靜止的觀察者來說，對於運動的物體自己來說，其實沒有任何變化。

就像一個高速駛離地球的飛船，對於地面上的人來說，它的時間流速是減慢了的，但對於飛船內的人來說沒有任何變化，他們不會因為地面上的人看到的時間變慢，而活得更久，但當他們返回地球時，地面上原來的同齡人確實會比他們蒼老。

對於地面上的人來說，飛船裡的人在飛行過程中的時空確實被壓縮了。畢竟地面上他們可能已經經歷了20年了，飛船裡的人卻可能只過了幾分鐘而已。

光速不變蘊含的隱藏信息：

1、光無法作為任何物體的參照物。

2、光速與其它一切物質運動無關。

光速不變，才意味著光速無法被超越。

正因為不管相對與什麼，光的速度總是不變的。也就是說，不管你怎麼提速、變速、轉向，它總在你前方快你一步，不多不少，保持30萬公里/秒。

其他萬物都是相對速度，唯有光速是絕對速度，所以說相對論，完全可以理解為光的絕對論。

想法捕手

物質目前分兩種，一種是實物粒子，即有靜質量的費米子，組成的各種物質拓撲形式。另一種就是波或場，即無靜質量的玻色子，形成的電磁場(波)、光、x射線、伽瑪射線等，動量極小，但卻存在輻射能，可以與實物粒子產生能量變換的相互作用。

實際上，宇宙中的物質都是在時空中相互作用、相互聯繫在一起的，但又從來不能真正接觸在一起；無論物質緻密到什麼程度，就算是黑洞奇點，各物質粒子之間都是“隔著時空”，而形成一定拓撲形式下的相互作用和聯繫。物質間的相互作用引起物質的時空拓撲形式的變化、變換，相當於從一個完備、守恆、自洽的拓撲(集合)形式(體系)，變換到另一個，新的拓撲體系；這時，物質的另一種形式，光等電磁輻射，攜帶了物質間拓撲變換信息，以信使的形式出現了。

所以說，光、電磁波，以及各種輻射能，就是物質間的信使，傳遞物質間的相互作用，也就是物質間的信息。無論你給出什麼客觀存在，對不起，只要它不發出光、電磁輻射等信使，只要其相互作用的拓撲變換中不發出光子，這種“客觀存在”就不存在，就是腦中瞎想的。如，暗物質就是這種“瞎定義”下的“產物”。

光就是物質的信使，是物質在時空中拓撲變換必然“產生”的信使，是“時空本質的東西”，是時空的拓撲屬性；只有時空屬性變化了，光速才變化；在每個引力場下的時空屬性是一定的，光速也是一定的。當然，物質運動可以形成引力場的一定、輕微變化，時空屬性也有一定的“流動”或運動性。這種時空屬性的“流動”，只有極其巨大物質產生巨大的拓撲變化時，才具有顯著的“時空波動”，也才有時空信使---光速的顯著變化。

光速不是時間，不是過程，只是信使，某個物質拓撲變化時的，具體事件的信使；它不能決定物質時空上的事件過程。超過光速飛行也只能看特定方向的、某個具體事物的、某個矢量過程的“電影”而已。事物的發展過程，是一個“全方位”的，n階張量泛函信息空間。就算你不能回到“全息歷史信息空間”，起馬也要有“3階張量”(3個矢量的並)，三個方向的事物發展的信息空間。所以，時光機不是簡單的光速飛船。相對論雙生子佯繆不能給出其中一個兄弟的，生命過程的凝結。

譚宏21

速度疊加公式是圖中的公式，我們從小到大接觸到的速度疊加公式是V=v1+v2，所以腦子裡一直認為你在高鐵上往前跑，相對地面來說，你的速度是高鐵速度v1加上你的速度v2，這個結果基本可以滿足我們日常生活工作的需求了。但是凡事都是相對的，抽刀斷水，而水切割機噴射出的高速細水流也能輕鬆切斷世界上最牛逼的砍刀！當速度的量級和光速接近時，準確的速度疊加結果就是圖中下面的公式，你在光速飛船上再以光速c奔跑，疊加速度結果依然是c！你說你以5倍光速奔跑（這本來就是意淫，那就讓你意淫一下吧）？你看看速度疊加結果還是c。我們上學學習到的速度疊加公式都是忽略了分母右邊的那一項，因為我們能遇到的速度遠比光速小太多，所以就把那個累贅拋棄了，就像華為旗下的海思科技，平時不用海思的芯片，不是說海思不存在。只是條件還沒達到，條件成熟了，就不能忽略他的存在了！

愛國的小老百姓

光速不變的本質因為光是電磁波，沒有質量和慣性，是交替變化的電磁場。從光源產生無限小就脫離光源獨立存在，不受光源運動影響，只要傳播的介質不變光速就不變。光速不變是以光本身為參照物的，在光的行程上任取兩點的距離除以時間得到光速不變，如果選取其他參照物可以超光速。不懂光速不變的本質，用長度和時間的變化去湊合光速不變是唯心的，所犯的是低級錯誤，根據光速不變的性質可以得到統一的時間標準。時間不會因運動變得有快有慢，一直都按標準進行下去，不可能達到光速時光相對靜止了，時間就會停止。因為光速不變是以光本身為參照物，光行走30萬千米，一樣要1秒鐘。以為時間可以停止是選錯了參照物。是局部的錯覺。標準時間照樣一分一秒的進行下去。

cx1944

光速不變。是相對於物質世界來說的。

我們目前對於物質世界的緯度劃分出現人為主觀的誤區。

我認為宇宙的緯度劃分應該如下：

一維……震動的弦……純能量

二維……移動的弦……光

三維……糾纏的弦……物質

每個緯度之間差了一個光速的內向摺疊。

純能量÷c=c

c÷c=物質

這個就是質能公式

能量=質量×c²

三維物質和二維光之間，相差一個光速的緯度

這個之間的關係是個除號，不是減號。

所以光與物質的對比光速，是差了一個緯度，光速是這個宇宙固定的衡數。

所以任何物質，不是減號，對於光速，都是除號。光速是不變的。

關鍵字: 不變 光速 科學