大自然为什么有光速限制,不限制不行吗?

坐景观田 2022-12-23 22:04:58

简单讲,光速限制,是爱因斯坦的狭义相对论的结论。

了解狭义相对论的伙伴们应该都知道,狭义相对论就是建立在两条假设基础上的提出来的,这两条假设分别是:光速不变原理和狭义相对性原理。

什么意思呢?

第一条,光速不变原理,也就是说光速在任何惯性参考系中都保持不变,都是光速。

第二条,狭义相对性原理,在任何惯性参考系中,物理定律都是相同的。

狭义相对论推导出的所有结论,公式都是从上面两个假设中得出来的,包括质能方程,尺缩效应,钟慢效应,质增效应等等。

比如说质增效应告诉我们,物体的质量会随着速度的增加而变大,当物体的速度无限接近光速时,其质量就会变得无穷大,想要再加速就需要无穷的的能量,连整个宇宙的能量都不行,这显然是不可能的。

所以,能够看出,光速限制就是狭义相对论得出的结论。只要狭义相对论是对的那么光速限制就是对的。而由于狭义相对论是建立在两条假设基础上的,所以,只要那两条假设是对的,狭义相对论就是对的。

那么,上述两条假设为什么是对的呢?

简单讲,所谓“假设”,其实就是前辈们通过大量观察和实验分析总结出来的规律,说白了就是公理,不需要证明,也无需证明,也没有谁能最终证明。

就好比“两点之间直线最短”一样,这就是公理,是人们通过观察总结出来的规律,非常符合人们的日常生活经验,不需要证明,无需证明,也不可能最终证明。

因为两点之间有无数种连接方式,如果真的要证明“两点之间直线最短”,就必须把无数种连接方式都挨个证明才行,显然这是不可能的。

也就是说,任何科学理论本质上都是假设,但绝非随意拍脑门的假设,而是建立在大量观察实验的基础上得出来的假设, 然后不断验证这种假设,在证伪的过程中得出科学理论。

先拿“光速不变原理”来说,它并不符合我们的日常生活认知,那是因为我们生活在低速世界,在高速世界上非常符合我们的生活认知,比如说“迈克尔逊莫雷实验”就证明了这点,还有数学公式也支持“光速不变原理”,下图就是光速的表达公式:

从公式中可以看出,光速并不需要任何参考系,它只与真空的磁导率和介电常数有关。

还有“狭义相对性原理”,在任何惯性参考系中,物理定律都是相同的。最明显的例子,地球可以看做是惯性参考系,匀速直线行驶的火车也是惯性参考系。你坐在匀速直线行驶的火车上,与在地面上的感受没有什么不同,两者是等价的!

13 阅读:9811
评论列表
  • 2023-01-01 23:03

    光既然以光速运动,那么对光子来说,时间就是静止的,也就是说光自诞生那一刻起,它的时间就始终为0,不管它飞行了几光年,不管速度有多快,乘以时间,位移都是0,反推过来,它走的这几光年距离实际上用光速乘时间得出的距离一直是0,也就是空间一直是0?我是不是发现了什么?

    哪里有我 回复:
    是这样的对光子来说没有空间没有距离也没有时间概念,只要达到这个速度,去哪儿都是一瞬间
    万古如长夜 回复:
    是的,速度到达光速的物体,宇宙的任何距离为0,但是这个参考系是对到达光速的物体而言。如果以人类为参考系,它以光速飞行该是多少年还是多少年「5光年就要走5年」。
  • 2022-12-27 22:26

    民科不识同!

    用户36xxx40 回复: weiyukx
    重点是解决问题
    weiyukx 回复:
    人家至少还敢质疑。你都不敢质疑。欧洲为何伟大?人家敢提出问题。解决问题
  • 2022-12-24 10:33

    [点赞][点赞][点赞]深入浅地解释了光速不变原理,特别用麦克思韦中两个常数的乘积来证明。太妙了!也可用引力场的常数来证明,光是常数。但光的定值?!75岁老头敬上!

  • 2022-12-28 16:13

    首先不是光速限制了宇宙,而是宇宙限制了光速!!本宇宙最高能量密度加速最小质量物体只能到光速!

  • 2022-12-31 16:21

    受介质限制。介质越稀薄,光速越高。反之,光速越低。 光,是波,并非直线传播,否则不会扩散,导致扩散,说明有介质存在,阻挠光波直线传播。介质稀稠,决定光的传播速度。介质不一定全是物质,也有可能是电磁场、引力场。

    ender 回复:
    你这是很典型的错误,你可以去知乎看看中科院的解释[得瑟]
    朱其莹 回复: ender
    中科院的解释最终会证明是错误的
  • 2022-12-24 03:58

    人的衰老因氧化所致 不呼吸空气不行吗?

    不知是谁 回复:
    人的衰老,氧化只是少部分原因。主要是基因组中有相应的端粒限制,复制到一定程度后就渐渐失去活力。如果打破这种端粒限制是不是就能永生?但这基本上很难。癌细胞就是突破了这种限制无限复制,它不肯像正常细胞那样衰老死去,结果就毁灭了整个身体。我有时会猜想,如果人类实现了永生,那么对于宇宙而言,这些无限繁殖,不肯死去的人类是不是也成了宇宙的癌细胞,最终打破原有平衡?
    欢乐马 回复: 不知是谁
    能掌握控制身体微观世界的就是仙么?长生
  • 2023-01-02 11:02

    那会狠可怕,你想想能量传递没有制约,非常可怕

  • 2023-01-14 09:18

    ‌以下个人观点(非教科书)仅供参考。一,暗物质分布在太空及普通物质内部,其密度在太空中(周边无星系)是均匀低密度的,在物质内部是高密度的,在物质与太空的结合部是密度是渐次降低的。二,暗物质负责传递光能量,传递速度(光速)与其密度反相关,密度低则光速快,反之亦然。三,当飞船在太空飞行就是穿行于周边的暗物质,飞船上发出的任何光(例如手电),其光能量传递到周边太空的暗物质后,其传递速度仍然只是与周边的暗物质密度有关,实际就是保持原有的速度,仍然是光速,不会增加(符合相对论光速不可叠加原理)。四,飞船高速运动时,由于暗物质的拉连力作用(就是产生引力效应),飞船内部(仅内部及表面)的暗物质密度会大幅增高,因此内部光速会变慢(我的预测),内部时间也变慢(相对论结论之一时间膨胀效应)。五,同样是暗物质的拉连力作用,飞船速度越快,拉连力越大相当于阻力越大,表现为质量增大(也是相对论结论之一质增效应)。六,假如飞船速度达到光速时,内部暗物质密度也达到极大(极限),内部手电的光传递速度极慢甚至停止,因此飞船外部是看不到飞船内部手电的光的(相当于黑洞)。

    ╮ゞ影】 回复:
    这不就是加强版的“以太”嘛[得瑟]早就被推翻了
  • 2022-12-27 03:44

    迈克尔逊实验测不到以太风,不等于没以太存在,这种传光传力的介质本身就附着物体周围、甚至深入物体的内部,且与物体一齐运动,实则是包裹物体的基本场,从这个角度讲洛伦兹变换都不应存在,光速不变是光相对于远离星体引力场的空间介质以太速度为恒定值。

    ╮ゞ影】 回复:
    检测不到还不能说明不存在?举个难听点的例子,你没捉奸在床,不等于我没偷你老婆?
  • 2022-12-29 20:59

    你问上帝去[笑着哭]

  • 2023-02-15 11:38

    同样的道理:人为什么有年龄限制,不限制不行吗?[呲牙笑][呲牙笑]

  • 2023-01-01 12:00

    达到第一宇宙速度你就能冲出地球了,达到光速你就能冲出宇宙了。

    邵龙超7072 回复: 可叹马列已失传
    不落地叫冲出地球?
    可叹马列已失传 回复:
    达到第一宇宙速度,就能环地球飞行不落到地面了,不是冲出了地球吗?
  • 2023-01-27 10:13

    极限速度。。。太空静止质量掉落地球,速度当然会有极限。photon energy and photon behavior discussions

  • 2023-01-27 10:50

    原始是一个点,现在130亿岁,却有最低900亿光年的直径[呲牙笑][呲牙笑][呲牙笑]

  • 2023-02-07 11:06

    肯定有速度更快的,就是看不见[笑着哭]🙈

  • 2023-02-10 14:39

    没发现不代表没有

  • 2023-02-11 19:39

    爱因斯坦的当物体接近光速时,质量变得无穷大,中微子质量很小,它可以接近光速飞行穿透人体穿透地球,如果质量将变得无限大,无限大的质量x光速等于无限大的能量,威力不比氢弹爆炸还要厉害。

    Gzszyscss 回复:
    🤭越接近光速,质量以就越接近零。无限的质量,速度只能无限接近零。
  • 2023-02-13 12:32

    行啊,最先死那个星球,会一直守在那里,地球就要靠别的能量大的星球🌍,帮助走别的轨道。

  • 2023-03-14 02:05

    问光速极限为何,就如问时空为何

  • 2022-12-28 11:28

    什么是参考系?参考系难道不是讨论速度前,被设为静止的对象吗? 那么,参考系是不是应该没有速度的?有速度的参考系是不是自相矛盾的?如果非要把有速度的对象作为参考系,那么得出来的速度就是相对速度,这个与静止参考系得出的绝对速度,不是同一个速度。不可能相等。 把参考系划分为惯性参考系和非惯性参考系是有逻辑错误的。 参考系就是静止的。掩耳盗铃地设有速度的参考系也可以。但是要明白计算出来的速度就是相对速度。不要把自己绕晕了。 什么鬼光速不变,与参考系选择无关。相对论这棵思想毒苗竟在如此的逻辑错误下长成参天大树!可笑!可怜!可悲!

    ╮ゞ影】 回复:
    无知且狂妄。你提的“绝对静止”和惯性参考系早在18世纪就出现了冲突,而相对论的提出就是在完善补全这一块的漏洞。只不过日常生活牛顿的“绝对静止”和惯性参考系够用,也容易理解,所以就只教到这而已,但不代表就它能完美地解释这个世界。
    我来也 回复:
    你逗不,高中已经涉及相对论了,只能初中水平
  • lxj 2
    2022-12-29 13:13

    运动的质量如何测量?

    NiGONiGO 回复:
    比如电子在磁场中会绕圈,根据磁场强度以及电子速度可以算岀半径。那么,随着电子速度增加,r=mv/qB(m是电子质量,v是速度,q是电量,B是磁场强度),其半径应该与速度成正比,但实际上不是:得考虑到质量在高速情况下的相对论效应,其质量变化值符合相对论。
    lxj 回复: NiGONiGO
    这是推算不是测量
  • 2023-01-03 22:39

    光速应该是质量运动速度的极致!有质量的物体就不可能超过光速!反之没有质量就可以超过光速![得瑟]但是一个没有质量的物质还能称为物质?如果可能,那就是新的发现了![笑着哭]

  • 2023-01-14 09:25

    教科书说,按照麦克斯韦方程,真空光速的大小实际上是由两个物理常数决定的,一个是真空介电常数和真空磁导率,这样计算出来的光速就是一个常数C。实际情况我认为没那么简单。由于暗物质分布密度不同可能改变真空介电常数和真空磁导率,因此这两个物理常数不是一成不变的。我认为地表状况下,高海拔状况下,太空状况下(甚至黑洞状况下),真空介电常数和真空磁导率都不会相同,因此光速C也是有变化的,绝对不可能是一个常数。事实上,几百年来,没有任何人做过月球表面,太空(空间站内部外部),高海拔位置的真空介电常数和真空磁导率,都只在地表做过测试,就推而广之,认为宇宙各处都一样了,你认为这合理吗?个人观点:相对论提出的光速不变原理,我认为本质是指遥远太空中的光速不变。由于暗物质在遥远太空中分布密度均匀(一定范围内没有普通物质如星系),因此暗物质传递的光能量其速度(光速)是稳定的确定值。这个值应该比地表光速稍快一点。如果用太空中的光速值代入相对论公式,其计算结果应该更优一点(更符合测量数据)。

  • 2023-01-24 08:20

    都是自然现象。标题别写的好象有人控制了一样

  • 2023-02-10 13:14

    进了这个帖子,我感觉我的智商被按在地上摩擦!

  • 2023-03-04 14:10

    只不过是人类现在能测出来的最高速度

  • 2023-03-10 16:34

    波的速度都有类似公式,机械波的速度由介质特性决定,电磁波的速度由真空特性决定

  • 2022-12-29 21:14

    光速之所以被限制,应该是介质决定的

    胡岚 回复:
    如果没有被限制的话那么时间也可以倒流了,不符合目前的物理定律。
  • 2023-01-02 20:10

    最快是人的意念,无法计算

    地球村村长 回复:
    这可就说错了,意念也受到神经传导的速度的限制,才几十米/秒[笑着哭]
  • lxj 1
    2023-01-18 03:48

    如果有一物体速度超过光速你也无法检测。你看到的永远不可能超过光速,因为你靠眼睛通过光感知世界。a以0.6c速度往南运动,b以0.6c速度向北运动,a相对b的速度是多少?按照相对论是不会超过光速的,而实际上是多少?飞行同样的距离,a看到b后到达,b看到a也是后到达。而起点的人看到的是a与b同时到达.这就是相对论的光速限制而已。

  • 2023-01-28 02:53

    问大自然啊,问我们干什么[横脸笑][横脸笑]?

  • 2023-02-01 20:50

    光速有限制,速度没限制

  • 2023-02-03 03:45

    光速30万千米每秒,就算光速300万千米每秒,你还是会说光速受限。请问光速多少,才算是不受限制?

  • 2023-02-03 08:35

    科技目前没有到达,宇宙其实没有极限,

  • 2023-02-07 13:51

    扯淡的,说白了就是瞎猜的,肯定有比光速快的东西

  • 2023-02-09 17:14

    [笑着哭]我说不限制,上帝让么?

  • 2023-02-11 12:39

    大自然:我限制了吗?

  • 2023-02-13 16:04

    社区几个红马甲就给你限制了,还想着凌驾宇宙规律?

  • 2023-02-16 18:13

    不限制就超速要罚款的[笑着哭]

  • 2023-02-27 17:46

    创造公理(公设),号称可以证明,这是爱因斯坦的方法。 公理可以证明吗?不可能。万有引力定律能证明吗?不可能。但可以证伪!!! 参考系平权公设(宇宙处处可放羊)可以证明吗?不可能。只能号称证明了! 所谓的物理定律对所有参考系不变,是个已经证伪的大笑话: 狭义相对论让星钟变慢,再来个广义相对论让星钟变快,你说这钟倒不倒霉?关键是反复修正还是不行!这不是两头骗吗?参见论文“部分相对论效应对北斗原子钟性能影响分析”

  • 2023-03-11 23:54

    只是你认为光最快,大自然可没这么说

  • 2023-03-15 21:18

    标题就是笑话

  • 2023-02-06 19:02

    根本就没有限制,只是我们没有发现有比光速更快的物体运动而已,就算知道某个物体运动能超过光速我们也没法去测量。说超越光速时间变成静止或为零的就是址蛋,速度就是速度怎么会影响时间的流逝?邻近恒星的光到达太阳系大概要四年,难道这光在运动过程中时间会停止么?时间停止的话那不就是瞬间到达了,还要四年么? 再说下超越光速的运动,据说我们现在能探测到400亿光年外的宇宙而且远未达到宇宙的边界。就当400亿来算那宇宙的周长也有1200多亿光年,假设宇宙有个中心,整个宇宙都绕着中心转圈,如何宇宙在1200年内自转了一圈。那么以宇宙中心为参照物,宇宙最外层的物质是不是在进行超光速的运动。

  • 2023-02-07 23:13

    光速怎么测出来的

  • 2023-02-08 18:51

    有质量就得有限制,中国的先哲早就指出过“大患吾身”。

  • 2023-02-10 23:00

    自封而已

  • 2023-02-23 17:25

    你为啥要分男女,你不当人不行吗

  • 2023-02-27 17:46

    悖论斯坦说:“这是一个未开化的民族”,“到处充满了千变万化的恶臭。”“上帝啊,假如让中国人取代了其他人种,对我来说是不可想象的事情,光是想想就让我郁闷了。”

坐景观田

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