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论证光速不变原理之不成立
[楼主] 作者:混天下第一  发表时间:2011/09/13 22:06
点击:956次

论证光速不变原理之不成立

相对论是对是错?我们是如何理解相对论的?我们对光速不变原理是如何理解的?    真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的,与光源的运动和观察者的运动没有关系。是这样吗?无论观察者如何运动,光速都是c?无论光源如何运动光速都是c?我们的着眼点是不是在,无论观察者(或者光源)怎么运动,都对光速没有影响上?下面我们将走进一个不同的理解视角。我有一个简单的论证光速不变原理的方法。

在车上的观察者看来,车厢是个惯性系,光向前向后传播的速度相同,光源又在车厢的中央,闪光当然会同时到达前后两壁。路基上的观察者则不以为然。他观测到,闪光先到达后壁,后到达前壁。他的解释是地面也是个惯性系,闪光向前向后传播的速度对地面也是相同的,但是在闪光飞向两壁的过程中,车厢向前行进了一段距离,所以向前的光传播的路程长些,到达前壁的时间也就晚些,这两个事件不同时。这是对同时的相对性分析。

我们假设1光速可变;2光源静止时候光速相对于光源速度是c ;3光源运动时候光速相对于介质是c。综合123,然后就会冒出如何判断光源是静止还是运动,就会得出同时的相对性。见上文  《再现爱因斯坦推理过程之光速不变》。人们断定光速与光源的速度无关.就是说光源是静止时光速是c,光源是运动时光速也是c.

光源静止时,光速相对观察者是c,那么光源运动时,为什么还是c呢?一般我们会接着想下去,光源运动时光速还是c,这是怎样一种情形?不过爱因斯坦在这转了个弯,我们是如何确定光源是静止的还是运动的呢?

光源在火车尾部a,观察者在火车头部b,两者相对静止,在观察者看来光速是c;而火车是匀速直线向右运动的,在路基上的观察者看来,火车是运动的。在车上观察者看来,光源不到,光从光源传来;在路基上的观察者看来,光源向右匀速直线运动,光从闪光点(光源在火车尾部a对应的点)向右运动,光速也是c.那么光到底是从那一点出发的呢?那个观察者看到得是对的?那个观察者看到得是错的?如果就此提出相对性原理,在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是相同的。电磁规律在不同的惯性系中也是一样的,惯性系是平等的。就是说车上的观察者与路基上的观察者看到的都是对的。在车上的观察者看来光从光源a出发,光速是c;在路基上的观察者看来,光源向右运动,光从闪光点(光源在火车尾部a对应的点)出发,光速是c.不同的观察者看到的光速都是c,但起点不同。

那么错在那里呢?光源与观察者一起运动,但还有介质,光源与介质有没有相互运动。其实光是一种波,波速的分析考虑的是光源,观察者,还有介质与光的运动情况。1 光源,观察者与介质三者相对静止,光速是c .2 光源与观察者相对静止,介质相对观察者(或说光源)运动,此时光速变化,介质与光运动方向相同时变大,反之光速变小。例如裴索实验。3 光源与介质相对静止,观察者运动。光向观察者运动,观察者远离光源时,光速变小;反之,变大。4 观察者与介质静止,光源运动。光射向观察者,光源的运动对光速没有影响,相对于观察者而言,光从闪光点出发,速度是c.光相对于介质速度是c.光源与光之间的相对速度小于或大于c.5 观察者与光源相对运动,观察者与介质相对运动,光源与介质相对运动。光速变化。

光速的变化可以用经典速度合成定律。用以上分析知道,分为a相对性原理中的速度合成;b多普勒效应中的速度合成,与波的速度相对于介质说的有关。

相对性原理中的速度合成指的是,光源与介质相对静止,光源相对于观察者运动,例如密封的火车中,光源与火车静止,火车相对于地面匀速直线运动,速度v,相对于地面观察者看来,光速就是c+v或c-v.敞开的火车与密封的火车是不同的。在敞开的火车中,光源与火车静止,光源相对于介质运动,地面的观察者与介质相对静止,与光源相对运动。相对于地面观察者光速不变,相对于光源,光与光源方向相同时,光速减小,反之,变大。属于多普勒效应中的速度合成。

如果认为真空与介质应处于相同位置,那么在真空中也有相对性原理中的速度合成。

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 [2楼]  作者:周宪  发表时间: 2011/09/13 22:36 

光速在真空中与观察者可以用经典合成,即c+v或c-v。这是正确的。
但是光速的可变并不只与观察者的相对速度这一点。还有光绝对速度的变化。
1.光从一个重力系到另一个重力系,其速度从对前者为c变为对后者为c。
2.在介质中光速的变化,譬如菲索实验中光在流水中的速度可以视作由在动系静水中的光速变换而来。其变化规律服从洛伦兹速度变换。
[楼主]  [3楼]  作者:混天下第一  发表时间: 2011/09/17 08:04 

对【2楼】说:
 由波速的分析考虑的是光源,观察者,还有介质与光的运动情况分析:在同时的相对性中,如果火车是敞篷的,就是说介质不与观察者和光源一起运动时,在路基上的观察者看来闪光先到达后壁,后到达前壁,如果介质与观察者和光源一起运动,就不是这种情况;火车是密封的(就相当于力学中的伽利略大船,符合相对性原理),此时,闪光同时到达前后壁,在车上的观察者与路基上的观察者得出的结论是一样的。
 [4楼]  作者:周宪  发表时间: 2011/09/17 10:09 

你还是再仔细看看爱因斯坦的“狭义相对论和广义相对论浅说”中的那章吧。
你比爱因斯坦还要相对论。
 [5楼]  作者:sun_418  发表时间: 2011/09/17 11:49 
 [6楼]  作者:sun_418  发表时间: 2011/09/17 12:30 

楼主的思路是正确的,只是标题不妥。光速不变原理其实是相对的,不是绝对的。这个原理是由实验确定的,当然这个实验的过程和结论是被学术界认可的,但有的人把这个原理绝对化了,那就是错误的了。光速不变原理其相对性就是基于该实验的环境,这个实验是在地球上做的,也就是光源和观察者在一个坐标系中。还是这个实验,如果观察者不在地球上,那得出的结论显然是光速是可变的。就象楼主的例子,光源在车上,观察者在车下,他们不在一个坐标系中,那光速当然是可变的了。其实,光速不变原理也可以理解成光速可变原理,光速与光源运动无关原理也可理解成光速与光源运动有关,这并不矛盾。就象是金银盾一样,观察者所处的位置决定的。

 [7楼]  作者:sun_418  发表时间: 2011/09/17 12:36 

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