相对论中的光速c不变,这么讲!你总能理解了吧!
今天谈谈相对论的假设基础——光速不变,很多人都知道爱因斯坦的相对论,也知道相对论的理论基础是光速不变,即无论参考哪个参照系,光的速度都是不变的,这个很难得理解的问题。我之前看过别人的理解,也自己思考怎么理解光速不变这个问题,百思不得其解!
今天在上洗手间时,突然对这个问题又有了兴趣,于是搜索了下光速不变怎么理解,看了知乎上一个答案,讲的知识挺全的,但还是没有用最朴素的话语把光速不变讲清楚,我还是不能理解为什么在不同参照系中光速不变!
于是,我就拿起我的小本子,又开始思考这个曾经让我放弃的问题,不过这一次我似乎有了不一样的理解,不敢说完全理解了光速不变,但是离真理更近了一步吧!以下是我对光速相对任何参照系都不变的阐述,我会尽量用非常通俗的语言表达,对于普通的我们,没有学过什么电磁理论,没有学过什么麦克斯韦电磁方程,我们就想通过身边最常见的事物来理解光速不变这个概念!
经典案例
光是什么?
这个问题,咱不整那些百度官方答案,因为看了你还是不能理解!你见过珍珠项链吧,我们把项链剪断,珍珠排成一条直线,这个的每颗珍珠就是一个光子,那么许多珍珠连在一起就是一串光子,就可以理解为一束光!
光有什么特点?
光啊,有个特点!就是在同一种介质中传播的速度一样,这个是啥意思?空气是一种介质吧,水是一种介质吧,光在空气中传播的速度是一个定值,这个理解吧!
介质的运动不会影响光传播的速度,这个是非常关键的,理解了这句话,你才能理解后面的问题!怎么理解呢?咱们看一个生活案例!
案例1: 你手上有一个盒子,光能过从盒子的左边穿过,从右边射出!你想,这个盒子里是有空气的,光是穿过盒子中的空气从左到右射出!此时,你拿这个盒子往前移动,假设只有一束光从盒子左边射入,经过盒子中的光线会弯曲吗? ,盒子中的介质——空气在动,但是光线还是走它的直线,你可以理解为,无论介质左动右动,都无法影响光线的速度和方向。光线的速度只和介质相关,和介质是否运动及运动方向无关!理解这个,再看一个案例!如果不理解,再反复琢磨下,光它是有实体的,它射出速度只和在什么介质中相关,至于介质是否运动是没有关系的。这个牛顿力学中相对速度是不相容的。按照牛顿力学理解,你这个光在我空气中跑,如果我空气本身有速度,那你的速度是不是应该是空气运动的速度加上你本身的速度。但是,实际上不是这样的!案例2:你可以这样理解,我这个光比较牛逼,我跑的速度不参照任何物体,我就是依靠自己一个一个光子推动自己来运动的!在空气中跑呢,你空气还是一个妨碍,减损了我的速度,我在真空中跑的速度是最快的,没有任何东西阻难我!我在你空气中跑呢,我是直接穿透你的,把你挤开后,打通自己的一条通道!因为我穿过了你空气,与你空气接触是存在摩擦力的,而且我和你空气之间的摩擦是滑动摩擦,所以阻力大小固定,不论你介质那个方向运动,只有速度不和我光速一样,阻力大小就是固定的!所有我跑起来的速度也是固定的,不受你介质是否运动而影响!
火车案例
在一节火车内,A同学在火车头用手电筒发出一束光到达火车尾!火车此时的速度是100m/s
请问下如果B同学在站台去测量这束光的速度,这个速度是C呢还是C+100?(C代表光束)
答案解析: 大家当然知道啦,肯定是C嘛,都说了光的速度是不会根据参考物改变的嘛!如果你是小学生,那学过的牛顿力学不是这个样理解的。牛顿力学里说:我在火车上运动,火车本身有速度,那我的速度就是我运动的速度+火车的速度啊!但是俺们刚才说过了,光在空气介质中的运动速度,和介质本身的运动是没有关系的呀!我管你火车是100m/s还是1000m/s,只要你是空气,我就能穿透你,你运动的再快,我也是按我自己的速度来穿透你!
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