飞龙在天9783

其实这是一个十分复杂的问题。如果你要问为什么光速不变，其实这个问题至今无解，这其实就是宇宙的基本属性或者说是宇宙的基本参数，人类还没有能力搞清楚为什么会是这样。

但也无碍我们解决第二问题。但在此之前，我们要想搞清楚一点，那就是“光速不变到底是咋来的？”

光速不变原理的历史

实际上，在伽利略牛顿的时代，科学家搞出来的物理学，是有参考系的，就是说，你要研究哪些对象，是要先选定一个参考系。比如：下面这个例子，如果你要研究小人的速度。那么如果参考系是地面，那小人的速度就是10+5=15m/s。如果你选车子为参考系，那小人的速度就是5m/s。

但是，随着物理学的发展，人们渐渐发现了一个很奇怪的现象，那就是光速。具体来说，就是和科学家研究电磁现象有关，法拉第发现了电磁感应现象，后来麦克斯韦提出了麦克斯韦方程。统一了“电”和“磁”。预言了电磁波的存在，并且还预言光是电磁波的一种。而科学家赫兹用实验验证了麦克斯韦的理论。

这也就是算了，麦克斯韦发现一个问题，那就是光速在这组方程中是不需要参考系的。也就是光速c=1/ε0μ0（ε0是真空介电常数，μ是真空磁导率，这两个都是常数），也就是说，这个结果告诉我们一个道理，那就是在任何惯性参考下，光速都是恒定值，大约为3*10^8m/s。

在直白点就说，就是还是刚才那个例子，如果人不动，在车子里人拿着手电筒射出一道光，在车上的人看，这道光是3*10^8m/s，按照牛顿的理论，地面上的人看到的是光速+车速，也就是3*10^m/s+10m/s。但按照麦克斯韦的理论，地面上的人看到的还是光速，不需要叠加。因此，麦克斯韦的理论和牛顿的理论就发生了冲突。

后来的科学家调和两位大神的矛盾，想到了水波，水波传播是需要介质的，也就是水。

那光是一种电磁波，那是不是也需要介质，所以光速其实是相对于介质而言的，也就是说还是存在参考系，这个参考系就是介质，他们管这个叫做“以太”。但是不能广开脑洞，你还得证明他存在才叫做科学。

于是，一群科学家没日没夜地研究起了“以太”，其中最有名的就是迈克尔斯莫雷实验。只可惜，科学家想尽办法，最后证明了：以太不存在。也就是说，光传播是不需要介质的。

于是，又有一对科学家开始琢磨起其他的办法，其中比较有名的就洛伦兹和庞加莱，可惜，他们确实十分接近相对论，但都没能拿出一个合理的解决方案。

而爱因斯坦和这两位仁兄不太一样，他直接把光速在任何惯性参考系下都不变，作为一个前提假设，建立了狭义相对论理论。但是问题是，你不能随便这么玩。到底对不对还是要靠实验，于是呢。科学家开始验证狭义相对论，其中最有名的就是μ子实验，他证明了狭义相对论的时间膨胀效应。

在很多次重复的实验中，狭义相对论都完成完美的符合实际观测情况，这才开始被物理学家们所接受。而“光速不变原理”也是在那个时候，开始被物理学家所接受。而科学家还是一直耿耿于怀的，他们做了很多实验，试图推翻“光速不变原理”，然而他们都失败了。

光既没有压缩时间也没有压缩空间

紧接着，科学家也开始在思考“光速不变原理”的物理意义。在相对论中，爱因斯坦统一了时间和空间，使得这两个物理量不再是独立存在的，而是被统一为“时空”。

而光则是“时空”中的一个种几何性质，在时空中，我们推导出一个距离公式：

这个公式其实很容易进行推导，这里就不展开去推导了。我们能知道的是光速不变原理决定了：

通过这个推导，闵可夫斯基建立了时间光锥。

光锥是被影响事件的集合，而光速其实就是时空的特征属性。描述了任意两个事件之间的时空距离。

钟铭聊科学

导读：光速的本质是什么？光速为什么是光速？光速为什么是不变的？光速不变！爱因斯坦的狭义相对论就是基于光速不变原理发现的，不要认为光速不变原理是定律，事实上它只是爱因斯坦通过研究麦克斯韦方程组后的一个假设，你也可以认为是一个公理，有了这个假设，才有了爱因斯坦之后的狭义相对论的诞生！

有人可能会说，既然是假设，就不一定是正确的，但事实上任何科学理论都是一种假设，然后再把这种假设进行全方位的验证，同时这行假设能够轻而易举地诠释相关宇宙奥秘。而迈克尔逊-莫雷的实验也证实了光速不变原理！

而爱因斯坦做出光速不变假设是在牛顿的绝对时空观与爱因斯坦的相对时空观的冲突中产生的，因为牛顿的绝对时空观占据了统治地位，但它与完美到极致的麦克斯韦方程组不相容！

我们理解世界的方式永远不要单一。看看下面的关于光速的论述，会让你耳目一新。

内容如下：

这里有必要说一下，光速不变并不是指光速在真空的速度是30万公里/秒，而是在任何运动状态下，以任何物体为参照系，光速都不变！

这里还是再把四十四章的一个问题，拿出来再问一遍：你如何理解光速不变原理？

关于光速不变原理的理解。注意再看一遍：光速不变原理是指真空中的光速对任何观察者来说都是相同的。不要盯着光速值看，要看根本。

就好比我问你：现在的光速值被认定为299,792,458 米每秒。假如100年后，光速值的测量变为299792458.001米每秒，那么你会说爱氏的相对论是错误的吗？

很显然就原理所述而言，没有一点毛病，即使100年后光速测量变为299792458.001的时候，爱氏的相对论依然是正确的。因为对于任何观测者而言，光速都是这个值，光速是不变的。光速不变原理就是成立的。很多同学，一般会被光速值吸引，这是舍本逐末。

在第四十四章中，明确说过这样一句话，光速的本质：光速【真空】是一种时空束缚态，光速为定值是时空使然。也就是时空告诉物质如何运动，这种运动就包含了以多大速度运动。光是物质，自然就遵从时空规律。也就是光速的多少与时空性质有直接关系。

更具体的的来说是真空磁导率和真空介电常数，引力场共同决定了光的速度。各位这就是引出了我们要介绍的两个概念了。

先说说磁导率和真空磁导率。磁导率是表征磁介质磁性的物理量。表示在空间或在磁芯空间中的线圈流过电流后，产生磁通的阻力或是其在磁场中导通磁力线的能力。其公式μ=B/H ，其中H是磁场强度、B是磁感应强度，μ为介质的磁导率，或称绝对磁导率。通常使用的是磁介质的相对磁导率ur ，其定义为磁导率μ与真空磁导率μ0之比，即 ur=μ/μ0 。相对磁导率ur与磁化率χ的关系是：ur =1+ xm。磁导率μ，相对磁导率ur 和磁化率xm都是描述磁介质磁性的物理量。

而真空磁导率自然是限定了真空条件下的磁导率。真空磁导率是一个常数，也可以定义为一个基础的不变量，是真空中麦克斯韦方程组中出现的常数之一。在经典力学中，自由空间是电磁理论中的一个概念，对应理论上完美的真空，有时称为“自由空间真空”或“经典真空”。

常用符号μ0表示，由公式F=μ0I2h/2πa定义，此式是真空中两根通过电流相等的无限长平行细导线之间相互作用力的公式，式中I是导线中的电流强度，a是平行导线的间距，F是长度为h的导线所受到的力，而称μ0为真空磁导率，其值为μ0=4π×10-7牛顿/安培2，或者μ0=4π×10-7特斯拉·米/安培，或者μ0 = 4π×10-7 亨利/米。在高斯单位制（CGS）中，真空磁导率为无量纲的数，其值为1。

真空磁导率μ0和真空电容率

以及光速 c的关系为：

无限长载流直导线外距离导线r处：

。

其中，

为真空磁导率。r为该点到直导线距离。

我们先不分析，先接续介绍关于真空介电常数的概念。介质在外加电场时会产生感应电荷而削弱电场，介质中的电场减小与原外加电场（真空中）的比值即为相对介电常数(relative permittivity或dielectric constant)，又称诱电率，与频率相关。如果有高介电常数的材料放在电场中，电场的强度会在电介质内有可观的下降。理想导体的相对介电常数为无穷大。根据物质的介电常数可以判别高分子材料的极性大小。通常，相对介电常数大于3.6的物质为极性物质；相对介电常数在2.8~3.6范围内的物质为弱极性物质；相对介电常数小于2.8为非极性物质。

而这里所说的极性，是与电荷分布有关的。在化学中，极性指一根共价键或一个共价分子中电荷分布的不均匀性。如果电荷分布得不均匀，则称该键或分子为极性;如果均匀，则称为非极性。物理上通常认为极性是物体在相反部位或方向表现出相反的固有性质或力量。物质的一些物理性质(如溶解性、熔沸点等)与分子的极性相关。

介电常数又称电容率或相对电容率，表征电介质或绝缘材料电性能的一个重要数据，常用ε表示。它是指在同一电容器中用同一物质为电介质和真空时的电容的比值，表示电介质在电场中贮存静电能的相对能力。空气和CS2的ε值分别为1.0006和2.6左右，而水的ε值较大，10℃时为 83.83。

所以介电常数是物质相对于真空来说增加电容器电容能力的度量。介电常数随分子偶极矩和可极化性的增大而增大。在化学中，介电常数是溶剂的一个重要性质，它表征溶剂对溶质分子溶剂化以及隔开离子的能力。介电常数大的溶剂，有较大隔开离子的能力，同时也具有较强的溶剂化能力。

介电常数是指物质保持电荷的能力，损耗因数是指由于物质的分散程度使能量损失的大小。理想的物质的两项参数值较小。而真空介电常数又称为真空电容率，或称电常数，是一个常见的电磁学物理常数，符号为ε0。这个已经在上面提到了。在国际单位制里，真空介电常量的数值为：ε0=8. 854187817×10F/ m（近似值）。

真空介电常量是物理量在度量时引进的常数( 主要是库仑定律中对电荷量的度量) ，根据麦克斯韦方程组，可推知真空介电常数与其它物理常数的关系：

。其中，c是光波传播于真空的光速，u0是真空磁导率。上式可作为真空介电常数的定义式。

说到这里，我给大家说一点，你不要看到上面好多公式，就头疼了，其实对于科普来说，我们要找的是概念之间的关系。但作为研究而言，就要推导和谨慎。我说过我也不是专业科班出身的，所以我尽量按我的理解，通俗的给大家讲。文章中出现的公式，也不是我自己推导，是在百度或者其他资料上找来的，为的是让大家理解这些关系式中的概念是有联系的。

我先通俗来讲讲我的思路，为什么光速和真空磁导率和真空介电常数有关。光是电磁波，这是大家公认的。而真空磁导率和介电常数又与电磁性质以及电荷有关，那么怎么能和光速没有关系呢。

我们现在所定义的光速测量值是在真空条件下得到的，所以磁导率和介电常数也必须具有真空条件，才有一致性和可讨论性。

最初提到光是电磁波的人是麦克斯韦。他在总结从库伦定律到安培、高斯、法拉第等人有关电磁学说的全部成就，在此基础上加以了推广和发展，得出了以自己名字命名的方程组，即麦克斯韦方程组，其主要包括四个方程式，然后再补充三个描述介质的方程式，总共7个方程式。通过解这个方程组的特定解，可以得出电磁波在某种介质下的传播速度。人们发现电磁波在真空的传播速度恰好和真空的光速吻合，后来才确定光就是电磁波。

根据公式：

所得出的光速值为2.9979×108 m*s，和光速的实测值非常接近，在1983年国际计量大会决定采用的真空中光速值为2.99792458×10^8 m*s。c为光速；为真空的介电常数=8.85418782×10^(-10) F/m；u0为真空的磁导率=4π×10^(-7) N/A^2。所以，这种数学表示方式是根据麦克斯韦电磁方程组推导出来的。

而光速在真空中是一个定值，真空磁导率和真空介电常数也是定值。它们都具有一定的“恒定性”，这是光速不变原理的一个原因。而真空磁导率和真空介电常数是与时空背景有关的，所以综合去考量，可以大胆得出光速为什么是光速，光速为什么不能超越。

原因就是光速是时空使然，光速恒定有时空背景限制。而光速不能超越，可以认为光速是一种时空束缚态。物体的能量不可能撼动整个时空，所以物体的速度就不能超越光速。

所以我在第四十四章中关于光的本质的时候写道：光速【真空】是一种时空束缚态，光速为定值是时空使然。也就是时空告诉物质如何运动，这种运动就包含了以多大速度运动。光是物质，自然就遵从时空规律。

这句话是这样理解的，不知道你在看前面第四十四章的时候，是如何理解的。因此你就可以大胆得出结论，如果宇宙性质和环境发生变化，那么光速值自然会波动。所以光速值增加或者减少，不能证明爱因斯坦光速不变理论是错误的。

我在那一章里给了一个理解的案例。大家再看看吧。我们知道河槽宽的地方，河流流速缓慢；而河槽窄的地方，河流流速较快。等量的河水，我让河槽窄的地方，比原来窄上100万亿分之1米，那么窄的地方河流的流速有变化吗？理论上有变化，可是实际呢？实际是没有变化的，因为这样微小的变化，至少人类是无法测量出来的。

而光速有测量值，也有定义值。但我们都知道，它不是绝对定值，小数点后面有多少数字我们不清楚。这是可以解释为宇宙背景的“弹性”。你会发现很有物理常数，都不是绝对定值，那这就不是偶然。我有一章内容，专门列出了很多个常数，相信大家看到了，很多人可能会认为我是为了凑字数，而增加的这一章。其实还不是，对于这一章，我思虑了很久。我把这些数字都列了一个表了，试着找关系，看看能否找到一些共性，结果没有找到。当然我的算法就很简单，这是能力的限制。如果你看到了，你有新的方法，或许可以算出宇宙这种“弹性系数。”

还有一个思维，我给大家点一下。因为在我们否定了以太之后，就没有人在思考光或者引力传播需不需要介质的问题。各位，应该这样思考。否定以太没有问题，是人类的进步，也有实验支撑。

光波也不能理解为声波。声波是振动的空气引起的，而光波不是。光波，电磁波是由磁场激发的。我们现在所说的，光不需要任何介质可以传播，这句话其实是不可想象的。

我写这本书，就是为了告诉大家。我们创立一个理论的时候，先去想这个理论，这句话能不能想象是很重要的。光不需要任何介质可以传播。事实上是你不能想象世界上，没有任何介质。世界上什么都没有这个状态，你其实是想象不出来的。世界上什么都没有的话，也就是没有世界。这个逻辑没有错吧。

就好像我这样说，没有玻璃的话，光不可能在玻璃中传播。更何况没有绝对的真空。所以光一定在介质中传播的，在不同的介质中传播速度不同。在真空中恒定。在介质中传播和需要借助介质传播是两个概念，继续往下看。

宇宙中充斥着各种场，所以可以认为光传播的介质是“场”。同样引力的传播不需要介质，但引力必须穿透这些宇宙的“场”来把一个个带有质量的物体连接起来。这样去想，可以想象，也丝毫不破坏现在理论的框架。只是在表述上，需要修改。

按照我们现在的教课书，甚至可以这样理解。电磁波是电磁场的激发。它的磁力线延伸在理论上是无穷远的。这是我们学过的，也就是可以从某种程度上说，场的延伸也是无穷远的。所以电磁波以各种电磁场为介质进行传播。大家可以看看现在教科书中关于电磁波的定义，就好理解了。电磁波是由同相且互相垂直的电场与磁场在空间中衍生发射的震荡粒子波，是以波动的形式传播的电磁场，具有波粒二象性。所以可以说电磁波以自身为介质在进行传播。引力，引力波同样也是，可以通过引力场传播。因为没有任何物质的传播是不可想象的。这和世界存在的方式是矛盾是两个概念。任何物质都没有，是世界不存在。世界存在的方式是矛盾的，是说我们关于世界的解释，一定有不能自洽的地方。就像哥德尔不完备定理所揭示的那样。

以自身为介质进行传播，顶多是有矛盾的一面。但是是可以想象的，也有理论基础。现代物理学是以西方人的思维进行建立的，他们这种“排除法”的思维是很好的，但不是任何时候都是很好的。

这是我要给大家点出来的一个点。你在科研的时候，你怎么想真的很重要的。尤其是当一个理论和实验，你进行了很长时间了，就要想一下，我是不是该换一个路走走，看看能不能走的通。

关于这一章其实写到这里就结束了。但我在百科上，看到一个真空介电常数与真空背景周期的关系的推理。我个人浏览了一遍，觉得不错。这也是大家理解真空介电常数与真空背景有关的佐证。数学能力强的，可以看看下文。

百科摘录：值得一提的是，t =8.81 ×10秒在数值上刚好近似等于真空介电常数ε0，这两个量之间有什么关系呢? 为了说明这个问题，这里假定真空中有二个带有相同电量( 电量为e) 的点电荷相互作用，相互作用势能为：

。如果单个电荷以周期 t 做圆周运动，则电流强度为 I = e/t. 根据实验结果，电阻的表达式可写为：

。其中 ρ 为电阻率，l 为介质的长度，s 为介质的横截面积，电流的方向垂直于横截面。对两个点电荷来说，虽然它们“静止”，但它们受“真空背景温度”的影响，也在做轻微的热运动，这个运动可看成是简谐运动，运动方向在两个点电荷之间，周期为( 即前面的所说的“真空背景周期”)。运动电荷对应的电流可认为就是位移电流，这种运动使两个电荷间的电场也发生了周期性的变化，变化的周期也为t。由于位移电流的本质就是变化的电场，则 e/t 在数值上可表示电流的空间分布，电流方向垂直于以 r 为半径的球面，式中的横截面积为s =4πr2。

由于系统处在真空之中，电阻率很大(相对于导体来说) ，但电子的运动是自由的，两个点电荷间的电阻为

。

一个电荷相对一另一个电荷的电势

，相对应的电势能为

。比较势能表达式可知 ε0= t / p，表明真空介电常数ε0与真空背景周期成正比。如果假定电阻率 ρ =1，真空背景周期与真空介电常数在数值上完全相等。可得：

。

上式说明真空背景温度与真空介电常数成反比，这个结果也显示现实真空环境与宇宙背景有直接关系。虽然用 e/t 来表示位移电流的空间分布并不严格，但是足以说明真空介电常数的测量值与宇宙背景温度有很大程度的关联。

通过上面这个推理，大家可以看出，如果这个推理靠谱，因为作者也说了用 e/t 来表示位移电流的空间分布并不严格。如果靠谱的话，那么根据现在的天文理论宇宙大爆炸之后，宇宙空间背景温度一定是在下降的，那么真空介电常数成反比，就是上升的。有一点也很巧，不知道大家注意到没有。光是电磁波，电磁波是同相且互相垂直的电场与磁场在空间中衍生发射的震荡粒子波，是以波动的形式传播的电磁场。而介电常数和磁导率分别对征着电场和磁场。所以又一点也不巧。

摘自独立学者，科普作家，艺术家灵遁者科普书籍《变化》

灵遁者国学智慧

一个个回答的这么复杂，你觉得提问者能看的懂吗？光速不变是相对于任何运动的物质，它的速度都是光速，光速相对光速，它还是光速，为什么不是0？因为相对速度是经典物理的东西，宇宙中寻找不到一个静止不动的参照物，那么只好用相对速度的概念了，而光速是恒定不变的，因为光子没有质量，既然它没有质量，何谈变量？你说既然光速不变，为什么我们不相对光速测量我们的运动速度？因为光子不能做参考系，光子因为已经到达最高速度，它不能再加速或减速，也就是它运动方向无法改变，它就没有了时间，所谓光年，普通意义来讲，那是相对于地球的一年来说的，光是没有时间流逝的概念的。它的速度每秒三十万，但是如果相对于一个质量非常大的星球上来讲，每秒钟可能就是900万了，所以我们并不知道光子真正的速度，并且我们并不知道相对物是否平行于光，那么我们就没办法知道相对物的速度。那么光速相对于光速为什么不是静止？我们要对速度这个概念重新理解，速度是距离除以时间，那么光它没有时间，也就是0，0作为除数是没有意义的，所以我们如果以光为主体，从宇宙一端到另一端是不需要时间的，如果你是个光速超人，那么你用0秒可以环绕整个宇宙，并且你不会进入0.01秒，你永远处于0秒，因为你已经达到光速，你停止了思维，停止了眨眼，想象一下，如果你眨眼，就相当于在光速下又一次的加速度，这是不可能的，因为你已经是无限大的质量，没有任何能量可以驱动你身体内的物质再改变运动方向，所以你身体内的物质根本不会有任何改变，也不存在新陈代谢，那么时间就凝滞了，你相对于光速而言，你身体依然是光速，因为如果你不是光速，你就可以眨眼了，也就是说你的身体不再是无限大的质量，这样通俗易懂的解释，你是否能够理解？光子没有静质量，所以它不需要能量去加速它，它就直接到达了光速，而具有质量的物质则需要能量加速它，当它质量越大，它的时间流逝越慢，因为质量越大则需要更大的能量去驱动它才能使它更快，它越来越难以被加速，假设你达到了光速的三分之二，你眨眼睛所需要的能量则无比巨大，此时你眨一次眼，地球可能已经过去了千万年，到越接近光速，则变量就越小，然后你就永生了。所以时间是不均匀的。

潜在能被激发

光速不变是有条件的，其大小并不总是恒定的常数。这才合乎辩证法的核心规律——对立统一规律，即凡事不能绝对化，要全面地、发展地看待问题。光速会随着不同的介质情形或不同的非惯性系而发生相应的变化。

首先必须阐明一个事实，我们身处的宇宙乃至宇宙外面，本质上都是能量，该能量中的一部分生成了我们现在的宇宙！这也能解释为什么在伟大的爱因斯坦诞生后，能利用基于光速不变原理的质速公式，推导出著名的质能公式E=mc^2，由该公式可知，任何物质的质量和能量存在该转化关系，用爱因斯坦的话来说，就是:“能量就是质量，质量就是能量。”这说明在我们身处的宇宙之外，不排除已有部分能量至少生成一个宇宙的可能性，且宇宙有边界。该事实也能解释为什么宇宙的质量在不断减小，因为宇宙在高速运转，需要不断消耗能量，因而，只能通过不断亏损质量去补充。还能解释为什么我们的宇宙在不断膨胀，暗能量在不断增加，因为从宇宙外的能量场扩散进来了大量暗能量，使宇宙体积不断增大。

由上可知，对于宇宙中的每个光子(构成光的基本微粒)，都是由其光源处的能量生成的！这也能解释为什么光子没有静止质量，即不存在静止的光子，因为产生光子的能量静止时，还在光源里，尚未形成光子，且光子诞生后，不存在与它相对静止的参照系，否则，就不存在光子了。也不带电，否则，就会因为光子间基于同种电荷相互排斥而无法形成光线，或因异种电荷相互吸引而相互粘合，甚至发生碰撞而湮灭，也无法形成光线。且光子作为一种传递电磁相互作用的规范玻色子，也是一种基本粒子，不可再分，其质量也不会发生变化，否则，就会重新变成一小股能量而湮灭。即:每个光子的能量都是固定值，也可称之为能量子或光量子。这也能解释德国物理学家普朗克在1900年提出的能量子假说，以及爱因斯坦在1905年提出的光量子假说。可见，光子有质量，且仅有运动质量，其质量大小如同我们常见的基于分子、原子、或离子间的作用力而构成的较稳定的宏观物体一样，不会发生变化。

根据爱因斯坦狭义相对论的基本原理可知:光在真空中传播的前提下，仅仅在所有的惯性参考系中观测时，其速度才会不变，且大小都是c=299792458米/秒。下面一一分析其原因:

首先，必须是真空环境。即不存在任何介质，避免了对光速造成影响，避免光子造成能量损失，这就好比一个运动物体处于光滑的平面上时，很容易使其速度保持恒定不变。

其次，必须是惯性系。即:能使里面的运动物体符合牛顿运动定律的参照系。在这里指符合惯性定律的物体的参照系，即里面的物体在不受外力时，保持静止或匀速直线运动状态。

再者，必须是所有的惯性系。即:相对于所研究的那条光线所在的惯性系而言，从其它的与之保持相对静止或作匀速直线运动的参照系中观测该光线时，其速度仍旧不变！例如，在真空中有一列作匀速直线运动的火车从一座火车站的某站台经过时，站台上有个站着的人用强光手电筒朝着火车前进方向发射了一束光，并测出它的速度大小是c=299792458米/秒，那么，这道光相对于火车上的人的速度大小仍然是c，且方向不变，丝毫不存在经典物理意义上的减小！

发生这种违反我们的常识或直觉的根本原因是光子自身的能量守恒定律！

由此可推知，光子都有“分身术 ”，在各惯性系中都产生仅相对于其中的观测者或其它物质出现的一条速度和动能都相同的光线！否则，由于动能的相对性，一旦这些光子有了速度变化，立即湮灭，回到能量场中，再在每个惯性系中重新生成另外的一条能量、质量、速度都相同的光线！可见，光子会随着观察者或其它物质的速度的变化而时隐时现！显然，光速也不受光源和观察者的运动状态或所有真空惯性系的其它不与该光线接触的物体的影响，因为这些外界物早使光子有了速度变化后，立即在每个惯性系中重新生成另外的一条能量、质量、速度都相同的光线。值得注意的是，千万别根据质能公式E=mc^2推得c^2=E/m，歪打正着地得出光速不变，因为该公式也是基于光速不变原理的质速公式推导出来的。

当光线在各个惯性系中的相对均匀的介质中传播时，根据上面证明的结论，不妨也做个思想实验，也想象成光子都有“分身术 ”，即对于每一个惯性系的观测者而言，都会出现一条速度相同的、真实的光线。比如上面的例子，可以想象成基于某种高技术，突然把真空环境变成了处于质地相对均匀的空气中，这时由于介质对光子的阻碍，光速比处于真空时小，但也恒定不变，这好比一个处于平衡状态的物体在粗糙程度均匀的地面上滑行时，速度不会变化。但这并不与前面所说的“光子出现速度变化时会湮灭，重新生成速度为c的新光子”矛盾，因为这时各个光子在不断地受阻碍、湮灭、重生，它是一个动态的过程，因而会出现速度较小且恒定的事实。同理，此时火车上的人看到的另一束原本相对于火车的速度大小也是c的“分身光”，也突然变小了，由于介质相同，也同样均匀，所以光速减小的程度也一样。因此，在各惯性系中看到的光速大小在均匀介质中减小得一样多，但方向也没变，即光速也相同，只是相对于真空而言，大小会变小！由此可推知，如果在各惯性系中的介质不均匀，但其组成成分和结构能满足对光子的阻碍程度差不多时，光速除了比真空中小之外，也相同！显然，该光速也不受光源和观察者的运动状态或所有惯性系中的其它不与该光线接触且不发生相互作用(如电子对效应，即一个光子转化成一个正电子和一个负电子，注意是转化，不是分解，即光子湮灭后，其能量转化成正负电子，与上述不矛盾)的物体的影响，因为这些外界物使光子有了速度变化后，也在每个惯性系中重新生成另外的一条能量、质量、速度都相同的光线，不过也和前述的情形一样，在不断地受阻碍、湮灭、重生，也是一个动态的过程，且该规律也适用于下面所讨论的非惯性系！且只有当各惯性系介质的组成成分和结构不满足前述条件时，光速除了比真空中小之外，也不相同了！显然，光速也要受外界物质运动状态的影响。

当光线在真空环境下的各个非惯性系中传播时，即这些参照系相对于光线作变速运动，不管加速度是否恒定，都可以看成是参照系都处于静止或匀速直线运动状态，而该光线相对于每个参照系(即惯性系)作加速度与与之等效的非惯性系相反的变速运动。这是因为:不妨把每个光子想象成一个运动的小球，如下图1所示，当一个人站在停靠在某星球上的宇宙飞船中的人拿出一个小球，使小球作加速度为a的自由落体运动时，它的运动效果与图2相同，即:当该飞船远离该星球，在太空中作竖直向上的，加速度大小也为a的加速飞行时，这个人也拿出一个小球，该小球相对于飞船有一个一个竖直向下的加速度-a。也就是说，图1的飞船对于小球而言，是惯性系，它在该星球的引力场下作匀加速直线运动，而图2的飞船对于小球而言，是非惯性系，它本身不受力，却在该飞船作加速向上运动时，相对于该飞船作同样的加速运动！其中，为了使类似图2的运动情形也满足牛顿运动定律，人们把加速度-a称为惯性加速度

图1

图2

由上可知，当光线在真空中的各个非惯性系中传播时，可以在脑海里看成是该光线在这些参照系变成惯性系后的引力场(如重力场)中传播。再结合与上述类似的思想实验可知，可以想象成基于某种高技术，突然让真空中的各惯性系都作变速运动，这时，对于每一个非惯性系而言，其(等效)引力场都对光线的每个光子产生吸引力，从而使光线发生弯曲，即广义相对论中所说的“引力场使时空弯曲”，显然，光速相对于惯性参照系情形而言，已发生改变！由于通常不同的非惯性系给予光子的(等效)引力场不一样，即光子获得的加速度不一样，使光子的速度通常也变得不一样！且当这些加速度(或沿光速方向有分量)与光速方向一致时，光速会持续增加！可见，科学家们已发现的超光速现象不是假象！

同理，当光线在有介质的非惯性系中传播时，由于介质对光子有一定的阻碍，但与上面分析的(等效引力场强度)相比，影响很小，所以，总体情形与上述的真空非惯性系类似。但需要注意的是:只有当介质均匀、或介质不均匀但组成成分和结构能满足对光子的阻碍程度差不多，且满足所有非惯性系的(等效)引力对光子的作用效果相同时，即各非惯性系中的这些力都能保证光子获得相同的加速度时，这时光线的速度又相同了！在此前提下，该光速也不受光源和观察者的运动状态或所有非惯性系的其它不与该光线接触且不发生相互作用的物体的影响。

• 结论:
• 1、光速在真空中的不同惯性系中都是不变的，且都是c=299792458米/秒，光速也不受光源和观察者的运动状态或所有真空惯性系的其它不与该光线接触且不发生相互作用的物质的影响；
• 2、光速在介质能满足对光子的阻碍程度差不多的不同惯性系中也是不变的，只是速度比c小，如在空气中的速度。该光速也不受光源和观察者的运动状态或所有惯性系中的其它不与该光线接触且不发生相互作用的物体的影响。否则，光速就不相同，也受外界物质运动状态的影响；
• 3、光速在真空中的不同非惯性系中通常会发生变化，大小可能大于c，也可能小于c，也会受外界物质运动状态的影响。只有各非惯性系中的(等效)引力都能保证光子获得相同的加速度时，光速才相同。在此前提下，该光速也不受光源和观察者的运动状态或所有非惯性系的其它不与该光线接触且不发生相互作用的物体的影响;
• 4、光速在有介质的不同非惯性系中通常会发生变化，大小可能大于c，也可能小于c，也会受外界物质运动状态的影响。只有当介质能满足对光子的阻碍程度差不多，且各非惯性系中的(等效)引力都能保证光子获得相同的加速度时，光速才相同。在此前提下，该光速也不受光源和观察者的运动状态或所有非惯性系的其它不与该光线接触且不发生相互作用的物体的影响;

至于上述的诸如“光子是基本粒子，且在本质上质量不变(因频率改变而发生的质量改变本质上是原光子湮灭成一小股能量后，再重新生成了新的光子)，光子也不可分割”等问题，它和这类问题属于同类问题:即在真空惯性系中光速大小为什么约为30万公里/秒，而不是20万公里/秒、40万公里/秒或其它数值，这是因为，上面已论证了在我们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为100万公里/秒，200万公里/秒乃至其它常数，甚至光速还符合速度合成定理！只是我们出生在现在的宇宙里而已。所以，所有的这些规律的总和，才是整个世界拥有的自然规律！这才符合辩证法规律，即符合自然规律的全面和完整性！

显然，只要理解了我在上面论证的光速不变的本质及其它变化条件，就能彻底理解爱因斯坦基于光速不变原理推导出的时间、长度变换公式，你所提出的“时间静止、空间压缩”问题就能圆满解决！包括常见的“钟慢尺缩”问题也只能用这两个公式圆满解决！

爱因斯坦和他的著名的质能公式

新常新科技

光速不变是指光的传播速度不变。光就是光波。就像水波是水体（水分子的集合体）的振动波、声波是气体的振动波一样，光波就是光子体（光粒子的集合体（电磁场））的振动波。当然，必须强调，光波与水波和声波不同，简单地说，光波是一种沿直线传播的带偏振的横波。狭义的光波，就是可见光的光波。广义的光波，就是电磁波，包括不可见光的光波。因此，就像不能简单地说水波是水分子、声波是气分子一样，也不能简单地说光是光粒子（光子或光量子）。 在汉语中，水仅具有水体的含义并不具有水波的含义、气仅具有气体的含义并不具有声波的含义，因此，水不是水波、气不是声波。然而，在汉语中，光并不具有光子体或电磁场的含义仅具有光波的含义，因此，在汉语中，真正要是简单地说光是波（光波）还是完全可以的。准确地说，光就是光波（光子体或电磁场的振动波）。因此，光速在真空中每秒30万千米，不是一个光子一直向前移动每秒跑了远达30万千米的直线距离，而是这个光子的横向振动引起紧邻的另一个光子的横向振动依次类推直至引起30万千米远处的那一个光子的横向振动。由此可知，光速不变是指光的传播速度不变。

情未了158507209

按相对论来说，这个世界其他一切都是可变的，唯独光是不变。不仅仅是光速不变，光的行动路径也是不变的。

目前我们无法说出光速不变的本质，它仅仅是一个实验结果

麦克斯韦是最早推导出光速不变的人，他把光速定义为一个常数。因为光速仅与真空介电常数ε0和真空磁导率μ0相关，表达式为C=1/ε0μ0。

不过他与爱因斯坦一样认为任何惯性系平权，而这一点仅仅只是假设，也可以认为是目前缺乏支撑的部分。

由于光速不变的结果违背了牛顿的绝对时空观，于是其他科学家当起了和事佬，假想了一种以太介质，而最后在寻找以太的迈克尔逊-莫雷实验中，非但没有发现以太，还变相证明了光速确实不变。

、

上图是迈克尔逊-莫雷实验实验原理，小球表示光的运动轨迹，若以太存在，则红色光球和蓝色光球经透射与反射到达干涉仪时，会出现时间差（动图右）并出现明确的干涉条纹。但实际情况 确实（动图左），所以以太不存在，且光速不变。

但如何解释“光速不变”至今无人做到。但在几何层面上来看，正因为光速不变，时空才能作为一个整体来看待。

更确切的说，你要解释一样未知的东西，就必须依赖另一样已知的东西，而目前光是我发现的这个世界最本源的东西了，所以无法解释。

光速不变意味着“钟慢尺缩”。

光速不变和相对性原理都是狭义相对论的两条重要原理，而原理无法解释，只能假设成立。

你要推翻它们就只能用实验证伪，如果不能它们都将继续成立。

而“钟慢尺缩”是光速不变造成的物体运动的最直观结果，揭示了运动的物体相对于静止的参照物，运动物体的时空确实可以理解为被压缩了。

但这只是针对静止的观察者来说，对于运动的物体自己来说，其实没有任何变化。

就像一个高速驶离地球的飞船，对于地面上的人来说，它的时间流速是减慢了的，但对于飞船内的人来说没有任何变化，他们不会因为地面上的人看到的时间变慢，而活得更久，但当他们返回地球时，地面上原来的同龄人确实会比他们苍老。

对于地面上的人来说，飞船里的人在飞行过程中的时空确实被压缩了。毕竟地面上他们可能已经经历了20年了，飞船里的人却可能只过了几分钟而已。

光速不变蕴含的隐藏信息：

1、光无法作为任何物体的参照物。

2、光速与其它一切物质运动无关。

光速不变，才意味着光速无法被超越。

正因为不管相对与什么，光的速度总是不变的。也就是说，不管你怎么提速、变速、转向，它总在你前方快你一步，不多不少，保持30万公里/秒。

其他万物都是相对速度，唯有光速是绝对速度，所以说相对论，完全可以理解为光的绝对论。

想法捕手

物质目前分两种，一种是实物粒子，即有静质量的费米子，组成的各种物质拓扑形式。另一种就是波或场，即无静质量的玻色子，形成的电磁场(波)、光、x射线、伽玛射线等，动量极小，但却存在辐射能，可以与实物粒子产生能量变换的相互作用。

实际上，宇宙中的物质都是在时空中相互作用、相互联系在一起的，但又从来不能真正接触在一起；无论物质致密到什么程度，就算是黑洞奇点，各物质粒子之间都是“隔着时空”，而形成一定拓扑形式下的相互作用和联系。物质间的相互作用引起物质的时空拓扑形式的变化、变换，相当于从一个完备、守恒、自洽的拓扑(集合)形式(体系)，变换到另一个，新的拓扑体系；这时，物质的另一种形式，光等电磁辐射，携带了物质间拓扑变换信息，以信使的形式出现了。

所以说，光、电磁波，以及各种辐射能，就是物质间的信使，传递物质间的相互作用，也就是物质间的信息。无论你给出什么客观存在，对不起，只要它不发出光、电磁辐射等信使，只要其相互作用的拓扑变换中不发出光子，这种“客观存在”就不存在，就是脑中瞎想的。如，暗物质就是这种“瞎定义”下的“产物”。

光就是物质的信使，是物质在时空中拓扑变换必然“产生”的信使，是“时空本质的东西”，是时空的拓扑属性；只有时空属性变化了，光速才变化；在每个引力场下的时空属性是一定的，光速也是一定的。当然，物质运动可以形成引力场的一定、轻微变化，时空属性也有一定的“流动”或运动性。这种时空属性的“流动”，只有极其巨大物质产生巨大的拓扑变化时，才具有显著的“时空波动”，也才有时空信使---光速的显著变化。

光速不是时间，不是过程，只是信使，某个物质拓扑变化时的，具体事件的信使；它不能决定物质时空上的事件过程。超过光速飞行也只能看特定方向的、某个具体事物的、某个矢量过程的“电影”而已。事物的发展过程，是一个“全方位”的，n阶张量泛函信息空间。就算你不能回到“全息历史信息空间”，起马也要有“3阶张量”(3个矢量的并)，三个方向的事物发展的信息空间。所以，时光机不是简单的光速飞船。相对论双生子佯缪不能给出其中一个兄弟的，生命过程的凝结。

谭宏21

速度叠加公式是图中的公式，我们从小到大接触到的速度叠加公式是V=v1+v2，所以脑子里一直认为你在高铁上往前跑，相对地面来说，你的速度是高铁速度v1加上你的速度v2，这个结果基本可以满足我们日常生活工作的需求了。但是凡事都是相对的，抽刀断水，而水切割机喷射出的高速细水流也能轻松切断世界上最牛逼的砍刀！当速度的量级和光速接近时，准确的速度叠加结果就是图中下面的公式，你在光速飞船上再以光速c奔跑，叠加速度结果依然是c！你说你以5倍光速奔跑（这本来就是意淫，那就让你意淫一下吧）？你看看速度叠加结果还是c。我们上学学习到的速度叠加公式都是忽略了分母右边的那一项，因为我们能遇到的速度远比光速小太多，所以就把那个累赘抛弃了，就像华为旗下的海思科技，平时不用海思的芯片，不是说海思不存在。只是条件还没达到，条件成熟了，就不能忽略他的存在了！

爱国的小老百姓

光速不变的本质因为光是电磁波，没有质量和惯性，是交替变化的电磁场。从光源产生无限小就脱离光源独立存在，不受光源运动影响，只要传播的介质不变光速就不变。光速不变是以光本身为参照物的，在光的行程上任取两点的距离除以时间得到光速不变，如果选取其他参照物可以超光速。不懂光速不变的本质，用长度和时间的变化去凑合光速不变是唯心的，所犯的是低级错误，根据光速不变的性质可以得到统一的时间标准。时间不会因运动变得有快有慢，一直都按标准进行下去，不可能达到光速时光相对静止了，时间就会停止。因为光速不变是以光本身为参照物，光行走30万千米，一样要1秒钟。以为时间可以停止是选错了参照物。是局部的错觉。标准时间照样一分一秒的进行下去。

cx1944

光速不变。是相对于物质世界来说的。

我们目前对于物质世界的纬度划分出现人为主观的误区。

我认为宇宙的纬度划分应该如下：

一维……震动的弦……纯能量

二维……移动的弦……光

三维……纠缠的弦……物质

每个纬度之间差了一个光速的内向折叠。

纯能量÷c=c

c÷c=物质

这个就是质能公式

能量=质量×c²

三维物质和二维光之间，相差一个光速的纬度

这个之间的关系是个除号，不是减号。

所以光与物质的对比光速，是差了一个纬度，光速是这个宇宙固定的衡数。

所以任何物质，不是减号，对于光速，都是除号。光速是不变的。

關鍵字: 不变 光速 科学