Re: [問卦] 光速為何是固定的

作者: b852258 (Lion)   2017-11-06 23:42:37
※ 引述《seafox5566 (老貓)》之銘言:
: 各位安安
: 小弟上通識課
: 老師教愛因斯坦的相對論
: 但我看一切理論原始於
: 光速是不變得
: 到底為什麼光速永遠一樣
: 有大師可以跟我說嗎?
: 我要證明不是實驗喔
: 嘻嘻
最近剛好看了一本科普書,來拋磚引玉一下
原PO的問題是「為什麼光速是不變的」
其實這個說法不太精準,應該說「在任何的觀測者眼中,光速是恆定的」
說明之前,有幾個前提
首先要能接受宇宙中沒有絕對速度,只有相對速度。
這句話是什麼意思呢?
如果今天把你放在一個毫無一物的空間中,沒有任何的參照物,那麼就算
你以10km/s的速度前進,也和靜止無異。
若今天有了一個靜止的人和你同在一個空間中,這個空間中只有你們,你
以10km/s的速度前進,在他看來,是你以10km/s的速度向前進,但是在你
看來,是他以10km/s的速度向後退。
這兩種說法都對,差別只在於觀測者的不同,速度永遠只能用相對來表示
,沒有絕對速度。
有人會覺得無法接受,認為是誰動就是誰動,就算觀測者不一樣,那也只
是換個說法而已,實際上就是我動了啊。
其實有這個想法並不意外,因為這是人們對宇宙認知的直覺。
我今天換個話說,今天你在地球上以10km/s的速度向前行,這是相對地球而
言,這並不是你真正的速度,你沒有考慮到地球的自轉速度,我今天如果
在外太空看你的話,就算你躺在床上不動,如果睡了八小時,你已經跟著
地球轉了80萬公里。
有人說,那我的真實速度就把地球自轉也考慮進去啊。
可是地球還有繞著太陽公轉。那也把公轉的速度考慮進去。
可是太陽系也在銀河系公轉。那也把太陽系公轉的速度考慮進去。
除非你有辦法找出宇宙的正中心,一個恆定靜止的參照點,否則這樣考慮下
去沒完沒了。
所以今天你說你靜止不動,你真的有辦法確定你是靜止不動嗎?
因為宇宙如此浩瀚,我們根本無法確定我們是真的靜止還是在運動,因此,
在沒有參照物的情況下,速度是沒有意義的。
到這裡如果你能接受的話,那我們再接著講下去。
西元1864年,馬克士威總結歸納出了一組方程式,後世就以他的名字命名,
馬克士威方程組。
以下的內容因為我也是從書上直接照本宣科,所以更深的內容我也不清楚。
細節不用深究,簡言之,馬克士威方程組是一個描述電磁作用的方程組。
根據書上所說,馬克士威將「位移電流」引入了方程組中,這使得新得到的
方程式能以「波動」的方式表達,亦即波動方程式。
其中的波是以振動的電場與磁場構成的。
而馬克士威方程式預測了兩者的強度比就是波的速度。
經過計算,波的速度是 299,792,458 m/s,好巧不巧,就是光的速度。
而在推導出電磁波的速度中,並沒有提及波源或接受裝置本身的速度。
我們前面提及了,沒有參照物的速度是沒有意義的,而馬克士威方程組
從頭到尾都沒有接觸到這個問題。
也就是說,這個速度是宇宙中的不變量,不因觀測者不同而有所變化。
這會導致了一種詭異的結論,無論我是以什麼速度前進,我觀測光的速度
永遠都會是299,792,458 m/s。
而邁克森-莫立實驗也驗證了這一點,光速是恆定不變的。
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大概4這樣。
以上內容是摘自「為什麼E=mc2? 探索時空、質量之源與希格斯粒子」
Brian Cox & Jeff Forshaw 著
如果有誤的話,還請專業的大大指出來
不過我也只是業餘愛好者,更深入的內容我也講不出個所以然
作者: kkes0001 (kkes0308)   2017-11-06 23:43:00
文組都看懂了!
作者: qaz90427 (回收業者永遠不敗)   2017-11-06 23:44:00
南部私立科大也都看懂了
作者: gfhnrtjpoiuy (against all odds)   2017-11-06 23:45:00
用語夠親民推
作者: james732 (好人超)   2017-11-06 23:45:00
推認真
作者: j121369730 (jj861104)   2017-11-06 23:45:00
作者: TFnight (二十四夜)   2017-11-06 23:46:00
作者: yongguo (麵包君)   2017-11-06 23:46:00
作者: ptrpan (人生目標)   2017-11-06 23:48:00
地球週長也不過四萬公里…為什麼睡八小時會跑八十萬公里…
作者: emptie ([ ])   2017-11-06 23:49:00
簡單來說,這是觀測結果,實驗做出來就是這樣。不為什麼
作者: ff20   2017-11-06 23:49:00
作者: b852258 (Lion)   2017-11-06 23:49:00
地球公轉速度每小時10萬7000公里
作者: howard0113 (無敵係邊)   2017-11-06 23:50:00
相對什麼的對文組來說太難了
作者: emptie ([ ])   2017-11-06 23:50:00
樓上,地球軌道半徑1.5億公里,八小時差不多會繞行1/1000圈
作者: ptrpan (人生目標)   2017-11-06 23:50:00
簡單說來,其他地方沒有問題,上面那句話是錯的…
作者: ptrpan (人生目標)   2017-11-06 23:51:00
emptie當原文講這句話的時候,只考慮自轉…後一句才開始考慮到公轉的影響…
作者: victciv (努力型肥宅)   2017-11-06 23:51:00
推 八卦有你真好
作者: ptrpan (人生目標)   2017-11-06 23:52:00
雖然我的物理沒有很強,不過通篇我是沒有疑問的…只針對敘述有誤的地方而已

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