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作者
標題 Re: [問卦] 光速為何是固定的
時間 Mon Nov 6 23:42:37 2017
作者
標題 Re: [問卦] 光速為何是固定的
時間 Mon Nov 6 23:42:37 2017
※ 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。
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，睡了八小時後，你已
經跟著地球轉了13248公里(地球自轉速度平均0.46km/s)
有人說，那我的真實速度就把地球自轉也考慮進去啊。
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。
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。
==================================================================
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
有興趣的板友可以找來看看，裡面講的內容也更多更有趣
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
--
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※ 同主題文章:
11-06 16:53
Re: [問卦] 光速為何是固定的
11-06 23:42
11-07 08:26
11-07 11:58
推 : 文組都看懂了！1F 11/06 23:43
推 : 南部私立科大也都看懂了2F 11/06 23:44
推 : 用語夠親民推3F 11/06 23:45
推 : 推認真4F 11/06 23:45
→ : 蓋5F 11/06 23:45
推 : 推6F 11/06 23:46
推 : 推7F 11/06 23:46
推 : 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…8F 11/06 23:48
推 : 簡單來說，這是觀測結果，實驗做出來就是這樣。不為什麼9F 11/06 23:49
推 : 推10F 11/06 23:49
→ : 地球公轉速度每小時10萬7000公里11F 11/06 23:49
推 : 相對什麼的對文組來說太難了12F 11/06 23:50
→ : 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13F 11/06 23:50
推 : 簡單說來，其他地方沒有問題，上面那句話是錯的…15F 11/06 23:50
→ : 套用老子說的：「天下皆知美之為美 斯惡矣」 他們可能比較懂16F 11/06 23:50
→ : 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…18F 11/06 23:51
推 : 推 八卦有你真好20F 11/06 23:51
→ : 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21F 11/06 23:52
推 : 80萬那個那個是算公轉 跟週長無關吧23F 11/06 23:52
→ : 其實這個我也是抄書的 沒有去仔細想過24F 11/06 23:53
推 : 最喜歡在八卦看到專業討論文了 推25F 11/06 23:53
推 : 射了26F 11/06 23:54
→ : 內文自己說[那我就把地球自轉也考慮進去啊,可是地球還有公轉,那也把公轉...]這些都是寫在80萬公里之後27F 11/06 23:54
→ : 我剛剛看了一下 是我敘述錯誤了 感謝指正29F 11/06 23:55
※ 編輯: b852258 (123.205.154.124), 11/06/2017 23:57:15推 : 那是不是只要找得到一個參照點，就可以說速度是絕對的30F 11/06 23:56
理論上是這樣，不過我記得宇宙空間因為暗能量的關係也持續在膨脹，也就是說宇宙沒有恆定靜止的參照點。
推 : 其實敘述也沒有錯誤啊 後面講的 "有人說" 開始是另一個假設
這裡由自轉開始再提到公轉，不代表前面的觀測就不考慮公轉吧？！31F 11/06 23:56
這裡由自轉開始再提到公轉，不代表前面的觀測就不考慮公轉吧？！31F 11/06 23:56
推 : 我理組的，推35F 11/06 23:56
推 : 推 理組就是邏輯清晰36F 11/06 23:57
推 : 原文有80萬公里的那四行真的很難看懂文字敘述錯誤嘛？……37F 11/06 23:57
推 : 推長知識38F 11/06 23:58
推 : 講的淺顯易懂，優質好文39F 11/06 23:59
推 : 好文
很有料，打得出來很佩服
應該是說對宇宙而言啥速率和時空都可以辯證40F 11/06 23:59
很有料，打得出來很佩服
應該是說對宇宙而言啥速率和時空都可以辯證40F 11/06 23:59
推 : 推43F 11/07 00:00
→ : 但是宇宙也是有一個定則，要不然每個人早解離了
所有宇宙粒子的路徑和變化，是有漸次的44F 11/07 00:01
所有宇宙粒子的路徑和變化，是有漸次的44F 11/07 00:01
推 : 原po您好：其實現在這樣還是敘述可能有誤導的感覺。46F 11/07 00:02
推 : 你也太威47F 11/07 00:02
→ : 人在床上睡覺，在地球上觀察，速度為0。48F 11/07 00:03
→ : 只是粒子的置放時空的參差問題49F 11/07 00:03
推 : 長知識50F 11/07 00:03
→ : 我們在地球看到的是線性的概念51F 11/07 00:03
推 : 讀了略懂，給推52F 11/07 00:04
推 : 好文53F 11/07 00:04
→ : 在南北極上空觀察（若睡覺的人在赤道）八小時位移13333km54F 11/07 00:04
→ : 要說到相對概念，愛因斯坦有提出理論55F 11/07 00:04
推 : 支持光速是熱能花亮傳導56F 11/07 00:04
推 : 乾指考參考書有說過57F 11/07 00:05
推 : 位移電流只是補充安培定律在電容之類的狀況下不足之處58F 11/07 00:05
推 : 推59F 11/07 00:05
推 : 太神了60F 11/07 00:06
→ : 由太陽處觀察，八小時位移43萬公里61F 11/07 00:07
推 : 你有在看書發優文 為什麼我身邊有在看書的都發廢文 好慘62F 11/07 00:07
→ : 對不起，86萬公里63F 11/07 00:07
→ : 感謝指教，我直接改成自轉的速度比較不會有誤解64F 11/07 00:08
→ : 其實講得都是事實，不過敘述如果誤導比較不懂的人，再傳出65F 11/07 00:09
推 : ！推66F 11/07 00:09
→ : 去就都是以訛傳訛，更要預防記者亂抄，登上新聞貽笑大方67F 11/07 00:10
推 : 如果速度只是空間的波動呢，有沒有基準點好像沒差哦 空間中速度發生後的起源已是過去的起始點68F 11/07 00:11
推 : 不錯講得很淺顯易懂70F 11/07 00:13
推 : 其實我有疑問，假如把相對速度算出動能，難不成靜止在地球上的人對於太陽而言也具有動能？71F 11/07 00:14
推 : 推73F 11/07 00:15
→ : 雖然我站著不動，但是地球公轉自轉也會賦予我動能，而且這個能量還不小…地球轉動速度超快74F 11/07 00:15
推 : 推個優文76F 11/07 00:16
推 : 推77F 11/07 00:16
推 : 推78F 11/07 00:17
推 : 長知識了 原來地球轉這麼快 不說完全感受不到呢79F 11/07 00:18
推 : Sin，在光速之下，地球自轉公轉都很慢，不影響你用1/2mV2去算另一個物體相對於你的動能
當速度要接近光速時，m不再是m，V(s/t)也不再是V，因為都要用L轉換成相對論質量與相對論長度與相對論時間
當然也沒這麼簡單，不過不影響我們算火車的動能就是了80F 11/07 00:18
當速度要接近光速時，m不再是m，V(s/t)也不再是V，因為都要用L轉換成相對論質量與相對論長度與相對論時間
當然也沒這麼簡單，不過不影響我們算火車的動能就是了80F 11/07 00:18
推 : 所以為什麼光速可以不辨85F 11/07 00:22
根據書裡面的說法，要維持因果律，宇宙需要有一個極限速度，而經過推理，這個速度就是光速，如果光速沒有這種恆定的性質，因果律會被打破
推 : 推86F 11/07 00:22
推 : 所以宇宙極速就是30萬公里/秒，沒人知道為什麼87F 11/07 00:22
推 : 推88F 11/07 00:23
推 : 射了89F 11/07 00:23
推 : 另一個解釋光速不變的方式是：當觀察者相對於光有一個速度（比如靠近或遠離）時，觀察者手上的尺與碼表，都會變長或90F 11/07 00:25
推 : 推92F 11/07 00:25
→ : 變短，因此拿來測量光速時又得到相同的結果。
當然這是講給小學生聽的解釋了…93F 11/07 00:26
當然這是講給小學生聽的解釋了…93F 11/07 00:26
推 : 科普推95F 11/07 00:30
推 : P大的另一個解釋我聽過96F 11/07 00:33
推 : 推97F 11/07 00:34
→ : 重力可以改變光速吧98F 11/07 00:35
推 : 物理真是奧妙99F 11/07 00:36
推 : 推出正確的方程XD因為當時沒有向量分析222F 11/07 13:40
推 : 光被黑洞吃掉的時候速度也恆定？223F 11/07 14:15
推 : 肥宅宅在家也是有在動224F 11/07 14:18
推 : 你這篇會陷入光速不恆定的僵局225F 11/07 14:27
推 : 推226F 11/07 14:47
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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 …226F 143推 3噓
- →台灣 11-07 15:48光是粒子 也是波 可是粒子是有可能隨距離衰減的不是嗎?
- →台灣 11-07 19:40優文
(b852258.): Re: [問卦] 光速為何是固定的 - terievv板