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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。 |
