非惯性性系中的真空光速不变性原理

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光速不变原理实验

光速不变原理实验光速不变原理是现代物理学中一个极为重要的理论，它指出光在真空中传播的速度是一个恒定不变的值，这个值约为每秒299,792,458米。

这一原理在爱因斯坦的狭义相对论中得到了深刻的解释，成为了现代物理学的基石之一为了验证光速不变原理，科学家们进行了许多实验。

其中最著名的实验证明是麦克斯韦实验和迈克尔逊-莫雷实验，它们都提供了关于光速测量的实验数据，结果与光速不变原理是一致的。

麦克斯韦实验是由19世纪末的苏格兰物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦提出的。

他通过电磁波理论推导出光速的数值，并提出了一种测量光速的方法。

他假设了一种可以同时发射两个光束的装置，并让它们在不同的路线上传播，最后再合并。

然后，他测量了这两束光束传播的时间差，通过计算可以得到光速的数值。

这个实验的结果非常接近光速的实际数值，验证了光速不变原理。

迈克尔逊-莫雷实验是由美国物理学家阿尔伯特·迈克尔逊和爱德华·莫雷在1887年进行的。

他们使用了一台干涉仪来测量光的速度。

这个实验的基本原理是利用光的干涉现象来确定光传播的速度。

迈克尔逊和莫雷让光以不同的方向来回走过相同的路线，然后比较两束光的干涉条纹的偏移量。

通过测量这个偏移量，可以计算出光速的值。

然而，迈克尔逊和莫雷的实验结果却给出了令人困惑的结论，他们得到的光速值比理论值小约5km/s。

这个结果成为了一个科学之谜，直到爱因斯坦提出了狭义相对论并解释了这一差异。

除了麦克斯韦实验和迈克尔逊-莫雷实验，还有一些其他的实验也验证了光速不变原理。

比如，卫星测量实验、飞船测量实验等。

这些实验利用了现代技术装置和高精度的测量仪器，对光的传播速度进行了更加精确的测量，结果也都支持光速不变原理。

总结来说，通过一系列的实验，科学家们验证了光速不变原理。

这一原理对于理解宇宙的本质和构建现代物理学的框架起到了重要的作用。

光速不变原理的确立，对物理学和我们对世界的认识产生了深远的影响。

光速不变证据

光速不变证据
光速不变原理是指无论在何种惯性系（惯性参照系）中观察，光在真空中的传播速度都是一个常数，都为299792.458公里/秒。

其证据如下：
- 恒星光行差：光行差不随时间变化，所以光速也不随时间变化。

所有恒星的光行差都为20.5°角距，证明所有恒星的光速都相同。

- 恒星都是小圆点：如果光速是变化的或者是不同的，那么恒星应该具有多个位置和任何拉长的现象，然而实际上，恒星都是一个个小圆点，所以可以反正光速不变。

- 太阳光迈克尔逊-莫雷实验：当时科学界都认为宇宙中充满不可见的物质“以太”，所有星球都处于以太之中。

如果以太存在，且光速在以太中的传播服从伽利略速度叠加原，这意味着光速对于地球上的人会时快时慢。

基于这种思想，1887年，迈克耳逊和莫雷进行了实验，用一个分光镜将一束光分成两束相互垂直的光，让它们经过一系列的反射后再进行干涉。

如果以太风存在，那么S-M1段反光的时间t1和S-M1段反光的时间t2应该不一致，就会在O上面产生干涉条纹移动。

然而实验结果是没有干涉条纹的移动，也就是说光速没有变化。

光速不变原理是现代物理学的基础之一，它不仅在相对论中起着重要作用，也在其他领域如天文学、通信技术等方面有着广泛的应用。

评相对论的基础光速不变原理原文

评相对论的基础光速不变原理原文
光速不变原理是相对论的基础之一，它强调了物理定律在惯性参照系中的不变性。

这个原理对于解释许多物理现象都有着重要的意义，包括引力波的发现和宇宙膨胀的加速。

光速不变原理指出，无论在何种惯性系中观察，光在真空中的传播速度都是一个常数，这个常数被称为光速。

这个原理排除了由于观察者的运动状态而导致观察结果变化的可能性，这使得相对论的理论框架得以建立。

光速不变原理的确立，是相对论理论建立的关键之一。

这个原理不仅使得相对论的理论框架得以建立，同时也为引力波的发现提供了重要的理论支持。

引力波的发现，不仅证明了爱因斯坦的广义相对论的正确性，也进一步证明了物理定律在惯性参照系中的不变性。

光速不变原理是相对论的基础之一，它对于解释许多物理现象都有着重要的意义。

这个原理的确立，不仅为相对论的理论框架建立提供了重要的支持，同时也为引力波的发现提供了重要的理论支持，为科学研究提供了重要的启示。

光速不变原理是指()。

1 光速不变原理是什么？光速不变原理（又称洛伦兹不变性）是指在所有参考系中，光的速度都是不变的，即光速与观察者的运动状态无关。

这是现代物理学的重要基石之一，被广泛应用于相对论等领域。

光速不变原理不仅仅适用于光，而且也适用于其他所有的电磁波，包括无线电波、X射线、γ射线等等。

这是因为所有的电磁波在真空中传播的速度相同，同时，光速不变原理是建立在实验结果和数学推导的基础上的，而不是任意的假设或者理论。

光速不变原理是由荷兰物理学家亨德里克·洛伦兹在19世纪末提出的，他利用迈克尔逊-莫雷实验的结果和数学推导，得出了光速不变的结论。

随后，他的理论受到了爱因斯坦等人的重视，成为了狭义相对论的基础之一。

2 光速不变原理的意义光速不变原理的意义在于，它揭示了真实世界的本质规律，即揭示了世界的物理特性具有普适性。

不同的参考系中，光的速度都是不变的，这既是一种奇妙的现象，也是一种基本的物理规律。

从某种意义上来说，光速不变原理影响了整个物理学的发展方向，并且在历史上起到了开创性的作用。

同时，光速不变原理还是建立狭义相对论的基础之一。

狭义相对论是一种革命性的理论，它颠覆了牛顿力学的大量假设和观念。

在狭义相对论中，光速不变原理被认为是构建整个理论框架的基础要素之一。

正是因为光速不变原理的存在，才使得相对论能够解决一系列牛顿力学无法解释的现象，并且为科学技术的飞速发展提供了重要支持。

3 光速不变原理的应用光速不变原理的应用非常广泛，其中最著名的应用之一是建立狭义相对论。

除此之外，光速不变原理还被广泛应用于其他领域，例如量子物理学、天文学等等。

在量子物理学中，光速不变原理被应用于量子力学中的著名理论——狄拉克方程。

狄拉克方程是描述自由粒子运动的方程，其中涵盖了光速不变原理的部分内容。

在天文学中，光速不变原理在黑洞研究中起到了非常重要的作用。

黑洞是一种非常复杂的天体现象，其中包含了极高的引力场、强烈的辐射等等，如果没有光速不变原理的支持，很难解释这些现象。

真空光速不变性原理的解释

真空光速不变性原理的解释问题导引：为什么光速c刚好是299792458m/s？史蒂文·温伯格曾经说过：“我对基础物理学的进步的想法是，能带领我们更接近一种能够以自然的和统一的方式解释所有物理现象的简单理论.”英国科学哲学家波普尔主张，任何科学理论都是试探性的、暂时的、猜测的，它们是不能够被证明的，但是可以被证伪的.按照霍金的理解就是：如果理论只是假设意义上讲，任何物理理论总是临时性的，你永远不可能讲它证明…….一个好的的理论的特征：它能够给出许多原则上可以被观测所否定或所证伪的语言.（一）爱因斯坦对于光速不变性原理的解释爱因斯坦在给达文波特的信中说：“在我本人的思想发展中，迈克尔孙的结果并没有引起很大的反响.”爱因斯坦认为：真空中光的传播定律必须由一个能与相对性原理一致的较为复杂的原则取代；这是因为相对性原理自然而简单并且在人们的思想中具有很大的说服力；但是，理论物理学的发展说明了我们不该遵循这一途径.他认为新的理论应该与电动力学的理论协调起来.于是，他较深入的分析了时间和空间的物理概念，让人们看到相对性原理和光的传播定律（真空中光速恒定定律）没有丝毫的抵触之处.这样他完成了他的狭义相对论，光也就有了新的参考原则.爱因斯坦在他的《狭义与广义相对论浅说》中说：“在物理学中几乎没有比真空中光的传播定律更简单的定律了.学校里的每个儿童都知道，或者相信他知道，光在真空中沿直线以速度千米每秒传播.无论如何我们非常精确地知道，这个速度对于所有各色光线都是一样的.因为如果不是这样，则当一颗恒星为其邻近的黑暗星体所掩食时，其各色光线的最小发射值就不会同时被看到.荷兰天文学家德西特根据对双星的观察，也以相似的理由指出，光的传播速度不能依赖于发光物体的运动速度.”爱因斯坦在1952年第十五版本的《狭义和广义相对论浅说》中仍然如是说，“我们可以假定关于光（在真空中）的速度c是恒定的，这一简单的定律已有充分的理由为学校里的儿童所确信.谁会想到这个简单的定律竟会使思想周密的物理学家陷入智力上的极大困难呢？”二十世纪末，在天文和微观的实验中都发现了一些现象，光速不变原理的经典解释遇到困难，关于此问题的理论探讨也很活跃，我国科学家在这个问题上也一直进行着摸索，物理学可以使用假设,并在假设的基础上建立理论,然而用实验检验其非假设成果的正确性,进而间接验证假设的正确性.之所以这样做,是因为在假设时代,该现象还得不到合理的解释,这说明假设的现象比当时物理能解释的东西更基本.因此,如能在以后对假设作出科学的解释,就是对物理学的重大突破. 自从相对论发表以来，对它的争议就没有停止过.但相对论以其完美的数学表达形式和广泛的实验论证，已经被许多人接受.攻击相对论的人只能找到一些相对论不能解释的物理现象来证明它的局限性，而不能从根本上否定它.叫喊声一直不停的主要原因，是光速恒定的公设.没有人能够从理论上找到光速不变的原因，但对这一实测的结果心存不甘，因为它是伟大的相对论的基础条件.他在1922年就真空光速不变原理写道：“相对论常遭指责，说它未加论证就把光的传播放在中心理论的地位，以光的传播定律作为时间概念的基础.然而情形大致如下：为丁赋予时间概念以物理意义，需要某种能建立不同地点之间的关系的过程.为这样的时间定义，究竟选择哪一种过程是无关重要的.可是为了理论只选用那种已有某些肯定解的过程是有好处的.由于麦克斯韦与洛伦兹的研究之赐，和任何其他考虑的过程相比，我们对于光在真空中的传播是了解得更清楚的”.爱因斯坦著《相对论》47页“1、7 光的传播定律与相对性原理的表面抵触”，“在此种抵触下，似乎除了放弃相对性原理或真空中光的传播的简单定律外，我们别无他法.但保留相对性原理是仔细阅读上述论述的读者几乎一致的意见.这是因为如此自然而简单的相对性原理给予人们很大的说服力，因而真空中光的传播定律就必须由一个能与相对论原理一致的比较复杂的定律所取代.然而，理论物理学的发展使我们不必继续这个进程.经典电子论的创立者、具有划时代意义的H-A-洛伦兹对于与运动物体相关的电动力学领域中无可争辩的经验产生出关于电磁现象的一个理论，而又有该理论必然推出了真空中光速恒定定律理论.因此，尽管没有任何实验数据表明有与相对性原理相抵触之处，但许多著名的理论物理学家对相性原理还是比较倾向于舍弃的观点.相对论就是在这个关头出现的.由于以时间和空间物理概念的分析，相对性原理因而就与光的传播定律没有丝毫的抵触之处.”如果麦克斯韦方程正确，而且满足相对性原理，那么可以证明光速不变是正确的，但在爱因斯坦提出狭义相对论的时候还不知道麦克斯韦方程是否正确，于是才把光速不变作为基本假设.（二）、现代物理学对于光速不变性原理的解释在量子力学中可以看到，如果光子的静止质量为零那么光速不变是正确的，前面已经分析了光子只具有电磁质量，没有引力质量，因此光速不变性原理也是正确的.厄瓦耳(Ewald1912)和俄辛(Oseen1915)的消光定理（Extinction theoremof）认为：“不管光离开其光源时速率多大，由于媒质的介入，一个新的扰动来替代他，这个扰动的频率与光源光频率相同，但却以媒质的特征相速度来传播.这时，对媒质的光学性质进行修正以后，相对于媒质静止的观测者测得的光速都将等于这种媒质中的光速，使得源的运动和光相对于源的速率无关.”张元仲先生在《狭义相对论实验基础》一书中对各种检验光速不变性的实验进行了分析，结论是：“在实验中依靠光信号较钟，将会把可能的光速方向性效应抵消掉，……各种检验光速不变性的实验都只证明了回路光速的不变性，并没有证明单向光速的不变性.因此，通常所说的‘光速不变原理已为实验所证实’是不确切的.”水中光速c/n、雷达波延迟、GPS、Sagnac……，越来越多的实验证明：真空中引力场与光速的关系密切.光的速度与光源运动无关，不能认为运动的物体带动周围的ether.Galileo相对性原理和经典 transformation可以应用于力学现象，但是不能用于光电现象的原因在于它们是奠定在绝对space-time观的基础上研究引力质量问题的，光子与中微子没有相互作用，ether不影响光速，光子与引力场没有相互作用.狭义相对论的假设是正确的.实物运动时，能且只能带动属于它自身的万有引力场和电磁场.这一情况，同有关的实验结果是一致的.光行差现象显示，以太未被地球拖曳.这是因为，传播遥远恒星的引力场，主要是恒星间的引力场，地球的运行，对于绝对时空的影响微不足道；斐索实验的结果是以太要部分地被水流曳行.其实质是，水在流动时会带动属于它自身的场，而不会带动地球的引力场.近百年来，人们对麦克耳逊——Moley实验、Maxwell方程以及群论上的公理证明对真空光速不变性原理进行质疑，但是都没有取得实际的实验结果，说明了真空光速不变性原理的正确，也说明光只具有电磁质量.广义相对论和狭义相对论的最大不同，在于对于真空绝对速度C（真空绝对速度和一般所言的“电磁波真空波速”不是一个概念，只不过后者在数学上恰好等于前者而已）只能在局部观测者上定义.也就是说，狭义相对论可以定义一个全局观测者，而在广义相对论中只能使用局部观测者，而参照系的选择就体现了观测者的选择（两者还不完全相同）.在广义相对论中，从始至终所说的是：在局部观测者自己看来，自己所在位置的电磁波的真空光速等于真空绝对速度C，这才是广义相对论中对于光速所说的全部内容，不要将狭义相对论和广义相对论混淆.在非本地观测者看来，自己所在位置以外的别的地方的光速完全可以不是光速，这是广义相对论的一个很常见的结果.由于光子只具有电磁质量，它在度量空间（相对空间）里运动电磁质量不变，引力质量与电磁质量之间没有相互作用，频率与波长不变，所以光速为定值.由于光子的引力质量为0，因此引力场与electromagnetic field的速度相同.如果认为引力场的传播速度是由激发它的物体的引力质量决定，那么根据伽利略对于两个铁球同时落地的推理可以得出引力场的传播速度是定值，因此物理学中的真空光速不变性原理是指在仅有引力场的条件下，是有引力场的运动速度决定的，而在电磁场中光速是可变的，例如在介质中光速小于C，这也符合相对绝对论的观点.1902-1904年，密勒和莫雷在地表用更精密的仪器做迈克尔逊-莫雷实验，实验结果比1887年迈克尔逊和莫雷所得更接近于零.后来，密勒超出了地表空间，得到了不同寻常的结果.到了1921年,密勒把迈克尔逊-莫雷实验装置安在威尔逊山上进行，所用方法和以前一样，但实验发现有10Km/s的正效应，也就是说光相对于地球在以10Km/s的速度做漂移运动.为了证实这一点，他采取了多种措施，包括撤换铁磁材料，用水泥座代替钢架，用铜、铝代替钢铁；将光源隔开，以防温度变化；并采用不同的光源；甚至故意用电炉加热以试验温度的影响等等……密勒还是得出确切的结论——光相对于地球在以10Km/s的速度做漂移运动. ——摘自《著名经典物理实验》郭奕玲、沈慧君，北京科学技术出版社. 密勒——担任过美国全国物理学会的主席，是美国科学院院士.但是，他自己不能很好地解释着个实验，后来很多人在地表又做迈克尔逊-莫雷实验进一步得到的都是零结果,不同的实验结果空间高度不同.笔者认为这是由于地磁场的存在影响的结果.有人假设光波和声波一样，需要介质传播（如以太）.那么，设光线的频率为K，光源相对介质的速度为V，观测者相对介质的速度为U，则有：K`=K[（1-U/C）/（1-V/C）]，对上式的1/（1-V）用二项式展开得：K`=K（1-U/C）（1+V/C +V2/C2+V3/C3 +……），设M= V2/C2+V3/C3 +……，对上式整理如下： K`=K（1-U/C）（1+V/C +M）=K（1-U/C）（1+V/C）+KM =K[1-（U-V）/C]-K[UV/C2+M]，通过上面的数学推导，我们得到光多普勒效应公式为：K`=K[1-（U-V）/C] +K[-UV/C2+ V2/C2+V3/C3 +……]，分析如下：由设顶的条件我们可知，（U-V）是我们相对光源的速度，是我们可知的.因此，在上面公式中，前面的频移部分K[1-（U-V）/C]，与V和U是无关的.后面的频移部分K[-UV/C2+V2/C2+V3/C3 +……]，是与U、V有关的.这样我们通过不同的相对速度实验，就应该得到的频移，检验出U、V的存在.实际情况是：实验结果的频移是一致的.当然，由于后面的频移部分是值很小的1/C高次项，对实验的精度要求很高.所以，实验结果的一致，并不完全可信.但随着实验精度的提高，这个问题是可以解决的.光的多普勒效应结果，已经经过无数次的天体观测和地面实验，没有发现任何与光源相对介质的速度、观测者相对介质的速度有关的数据.光速与介电系数及磁导率有关，声速与介质密度与弹性系数有关，光速与声速两者的确有可比性，因此这个“用声速代替光速”论诘难已经被无数人提出过.理由有三：1)声波波动方程满足Galileo不变性，但电磁波波动方程不满足Galileo不变性，所以两者不具有完全可比性.既然声波波动方程满足Galileo不变性，所以从逻辑上讲，不存在提出“声速不变原理”的必要性；2）作为潜在的研究，可以允许你去提出“声速不变原理”及以此为基础的“声速相对论”，但基于“声速不变原理”所提出的动力学理论结果明显与实验违背；3）“光速不变原理”尽管在相对论发展历史上具有重要意义，但其实它是完全不必要的.几十年来，已经有很多人指出（见下面的文献），“光速不变原理”应该是相对性原理的一个推论，而不是出发点（基本假定）.这里，“光速不变原理”以一个推论“必然存在一个不变速度，它在时空变换下不变”的面貌出现.波的传播速度决定于媒质的特性，对于弹性波来说，波的速度决定于媒质的惯性和弹性.液体和气体只有容变弹性，在液体和气体内部只能传播与容变有关的弹性纵波.现有理论证明在液体和气体中纵波的传播速度为C=Bρ（纵波），式中B是媒质的容变弹性模量，ρ是媒质的密度.固体中能够产生切变、容变、长变等各种弹性形变，所以固体中既能传播与切变有关的横波，又能传播与容变或长变有关的纵波.在固体中，横波速度C=Gρ，纵波速度C=Yρ，式中G和Y分别为媒质的切变弹性模量和杨氏弹性模量. 附录1：科学家首次成功地将一个光脉冲“冻住”了足足1秒钟的时间，这是以前最好成绩的1000倍.将冻住光束的时间大大延长，意味着可能据此找到实用方法，来制造光计算机或量子计算机用的存储设备.要使光停住脚步，需要一种特殊的陷阱，其中的原子温度极低，几乎静止，以至于每个原子都有着同样的量子态.通常情况下，这样一团冻结的原子是不透明的，但仔细校准后的激光能够在其中“切割”出一条通道，使得一个光脉冲从另一方向传播过来时，陷阱相对于它来说是透明的.一旦切断激光，陷阱立刻又变得不透明，光脉冲就被困在陷阱里了.恢复激光照射，光脉冲将继续传播.陷阱的秘密在于，它并不是普通陷阱困住物体那样困住光线，而是通过建立“量子冲突”(quantum conflict)来保存住光脉冲的信息.激光和光脉冲对原子的作用是相反的，导致原子发生“纠缠”，处于两种量子态的混合状态.切断激光时，原子吸收光脉冲，但光脉冲并没有丢失，原子仍然纠缠在不同量子态中，光脉冲的信息给它们留下了印记.只要原子不移动或改变，就能完全保有光脉冲的信息.以前的光陷阱只能坚持约1毫秒，随后就由于原子的移动而崩溃了.澳大利亚国立大学的物理学家Jevon Longdell 及其同事利用掺有稀土元素镨的硅酸盐晶体，制造出一个“超级光陷阱”.由于晶体是固态的，而镨的磁稳定性非常好，这个陷阱保留光脉冲信息的时间比气体陷阱或不够稳定的晶体陷阱要长得多.科学家在8月5日的《物理评论通报》(PRL)上报告了这一成果.附录2：中国科学家获得引力场以光速传播首个观测证据2012年12月26日下午，“引力场以光速传播的观测证据”新闻发布会在京举行.中国科学家在发布会上宣布，获得了“引力场以光速传播的第一个观测证据”.由中国科学院地质与地球物理研究所汤克云研究员领导，中国地震局和中国科学院大学有关人员参加的科学团组，经过十多年的持续探索，在实施了多次日食期间的固体潮观测后，发现现行地球固体潮公式实际上暗含着引力场以光速传播的假定，从而提出了用固体潮测量引力传播速度的方法. “Observational evidences for the speed of the gravity based on the Earth tide” 一文报道了利用西藏和新疆高质量地球固体潮数据测定引力传播速度的结果，即将发表于《科学通报》英文版.近年来，中国科学院地质与地球物理研究所汤克云研究员及其团组先后实施了1997年漠河日全食观测、2001年赞比亚日全食观测、2002年澳大利亚日全食观测、2008年嘉峪关日全食观测、2009年上海-杭州-湖州日全食观测和2010年云南大理日环食观测，主要是重力固体潮观测.在多次的“日全食期间的重力观测”后该团组发现：“现今固体潮理论公式中隐含着引力场以光速传播的假定”，进而导出了引力传播速度方程，找到了求解引力场速度的有效方法；选择远离太平洋、大西洋、印度洋和北冰洋的西藏狮泉河站和新疆乌什站的固体潮数据作粘弹性滞后校正后，代入引力传播速度方程，获得了“引力场以光速传播的第一个观测证据”.历年来这项研究分别得到了国家科技部、国家基金委、中国科学院、中国地震局的支持.该项原始创新成果，对于引力场的理论和实验研究具有重要意义.。

3、对于光速不变性原理的争论

3、对于光速不变性原理的争论在相对论中最难理解的莫过于真空光速不变原理了，其实这一原理是正确的：只要将那个运动的坐标系不要看成绝对坐标系，而是一种运动着的物质系统，光进入该系统后，由于光子与该物质系统内的某种更为细腻的物质——真空量子相互作用，使得光依然以光速运动，也就说光子与它产生相互作用的邻域真空是一个不变量，这就是真空光速不变原理（请参考：广义相对论引论，王仁川，合肥：中国科学技术大学出版社，1996年）。

有人总结说：20世纪初物理学上空的“两朵乌云”，不仅未消，如今反倒平添了许多。

A.Einstein与波尔（N.Bohr）关于量子力学那场辩论给人们留下了深刻的印象，A.Einstein对量子力学的主要指责是其关于物质规律的描述是不完备的，可是当我们考察狭义相对论时（以下简称相对论），会产生一种与A.Einstein当年看待量子力学时相似的感觉，即相对论存在有某种过多地人为任意性，而并非大自然的本来面目。

具体而言，这是指 A.Einstein本人也不得不承认的“相对论常遭指责，说它未加论证就把光的传播放在中心理论的地位，以光的传播定律作为时间概念的基础”；另外还指他也意识到的光的传播定律与相对性原理的抵触。

在爱因斯坦的光速不变原理中, 包含了另外一个重要的“假设要素”: 单程光速不变。

有关“以太漂移”以及光速测量的所有实验的分析表明, 作为“经验上观察到的现象的一般性质、一般原理”而言, 不包含重要假定的原理应该是“空间闭合回路的平均光速不变”, 或者“往返平均光速不变”。

其实, 要测量“单程光速”, 必须把在起点和终点的钟事先对好;然而, 用什么来对钟呢? 如果不采用其他假定, 就只能用光讯号。

但是, 要测量的就是单程光速, 于是这就陷入逻辑循环。

爱因斯坦当然非常清楚这一点。

如何解决呢?他认为, 必须采取“约定”。

其实, “约定”就是一种基于实验, 而又高于实验的“假定”。

有没有实验可以验证这个“假定”的真伪呢?至少到目前还没有!除了上述这两个重要的“假设要素”之外,狭义相对论中还存在其他“假设要素”。

如何证明光速不变原理的方法

如何证明光速不变原理的方法1.引言1.1 概述光速不变原理是狭义相对论的基本假设之一，它指出无论观察者的运动状态如何，光在真空中的速度均为一个恒定值，即光速。

这一原理的提出，由爱因斯坦引领了相对论的革命性进展，对于我们理解时空的本质和物质运动的规律具有重要意义。

本文旨在通过实验方法和理论推导两个方面，深入探究如何证明光速不变原理。

在实验方法部分，我们将主要介绍迈克尔逊-莫雷实验和玻尔兹曼因子实验两种经典的实验方法。

迈克尔逊-莫雷实验通过比较两束垂直传播的光束在不同方向上的传播时间，进而验证光速不变原理。

而玻尔兹曼因子实验则基于光子的能量和频率之间的关系，通过测量光的频率和能量的变化，来论证光速不变的存在。

在理论推导部分，我们将从狭义相对论的基本原理入手，探讨了相对论中时间和空间的相对性以及洛伦兹变换等重要概念。

然后，我们将详细推导出光速不变原理的推论，通过数学推导和逻辑推理论证光速在不同参考系中均保持不变。

最后，在结论部分，我们将对实验结果进行仔细分析，并总结论证光速不变原理的有效性。

同时，我们也将回顾整篇文章的主要观点和论证过程，并对今后的研究方向提出一些建议。

通过本文的阅读，读者可以清晰地了解到光速不变原理的重要性以及相关证明方法。

同时，我们也希望本文能够引发更多有关光速不变原理的探讨和研究，为科学的发展做出一份贡献。

1.2 文章结构本文将围绕着证明光速不变原理展开论述，并分为引言、正文和结论三个部分。

在引言中，我们将对光速不变原理进行简要的概述，介绍文章的结构和目的。

接着，我们将进入正文部分。

正文部分分为实验方法和理论推导两个主要部分。

在实验方法部分，我们将介绍两种常用的实验方法来证明光速不变原理，分别是迈克尔逊-莫雷实验和玻尔兹曼因子实验。

通过介绍这两种实验方法，我们将展示它们背后的原理和操作过程，以及它们如何提供支持并证明光速不变原理。

随后，我们将在理论推导部分详细探讨狭义相对论的基本原理，包括时间相对性、长度收缩效应和相对论动力学方程。

光速是恒定不变的

光速是恒定不变的在物理学中，光速是一个非常重要的概念。

在相对论中，我们认为光速是恒定不变的。

这意味着不论观察者的运动状态如何，光速在真空中始终保持不变。

这个理论颠覆了牛顿的经典物理学，引发了对时间和空间的全新理解。

本文将详细解释光速恒定不变的原因，并探讨其在现实世界中的应用。

首先，要理解光速恒定不变的原因，我们不能忽视爱因斯坦的狭义相对论。

相对论认为，时间和空间是相对的，而不是绝对的。

它改变了我们对时间和空间的观念，提出了一个全新的理论框架。

在相对论中，光速被定义为真空中传播的最高速度，标记为c。

无论观察者的运动状态如何，光速在真空中始终保持不变。

光速恒定不变的原理可以用以下两个概念来解释：时间的相对性和尺缩效应。

首先，时间的相对性意味着观察者的运动状态会影响他们所测量到的时间。

当一个观察者以接近光速的速度运动时，时间会相对减缓。

这个现象被称为时间膨胀。

从观察者的角度来看，他们自己的时间是正常流逝的，但与他们相对静止的人相比，他们的时间流逝较慢。

因此，当一个光子以光速传播时，它所经历的时间为零，无论观察者的运动状态如何。

这就是为什么光速被认为是恒定不变的。

其次，尺缩效应意味着观察者的运动状态会影响他们所测量到的长度。

当一个观察者以接近光速的速度运动时，物体的长度会相对缩短。

从观察者的角度来看，他们所测量到的物体比它们相对静止的人所测量到的更短。

因此，当一个光子以光速传播时，它看起来没有长度，也没有经过空间。

这再次表明了光速恒定不变的特性。

光速恒定不变的重要性可以从各个领域的实际应用中得到验证。

首先，在天文学中，我们使用光学望远镜来观测远离地球的天体。

由于光速是恒定不变的，我们可以确保我们看到的图像是基于远离我们的天体所发出的光，而不是由于时间延迟引起的。

这样一来，我们能够准确地解释和研究宇宙中的现象。

其次，在相对论物理学中，光速恒定不变的原理是理解整个相对论框架的关键。

它使我们能够推导出狭义相对论中的其他重要结果，如质量增加、能量转换、动量守恒等。

如何深刻理解光速不变原理

导读：该如何理解光速不变原理？首先说一下什么光速不变原理，它并不是指光在真空中的速度是30万公里每秒，而是指光在任何参照系下的速度都是光速本身，光速是绝对的，不需要参照物，比如说你拿着手电筒以5米/秒的速度奔跑，静止的我看到手电筒发出的光的速度仍旧是光速，而不是光速+5米/秒！再回到问题中来！准确地说，光速不变原理不是被发现的，是爱因斯坦做出的一个假设，然后在现实中被验证的！我们都知道，爱因斯坦相对论之前，牛顿的绝对时空观统治着物理学界，这种时空观人为，万事万物的速度都是相对的，都需要有参照物，光的速度也不例外。

内容正文：我们都知道真空，真空是不可能完全的空。

已经被很多实验所验证。

就是我们常说的真空不空。

而且我也相信宇宙中任何真空，都不是纯粹空的。

可是真空的环境条件能有变化，那么在这个时候光速会有变化吗？也就是说真空环境条件的改进，会带来光速的测量变化吗？比如在未来人类能达到更紧密的真空条件下，光速达到299792458.0001米/秒。

那么这时候爱氏的理论成立吗？答案是成立的！因为什么？因为这是实验条件改善所带来的进步。

哪怕速度增加0.1米，爱氏理论也是成立的！但是光速必须是不变的。

那超距作用下爱氏理论成立吗？肯定不成立，牛顿时空就是超距的。

那么超光速下，爱氏理论成立吗？肯定是不成立的。

但要理解光速是多少？我们现在测的光速就是百分百没有问题的吗？绝对不会有变化吗？比如在宇宙其他特定环境下测的也是这样?如果百分百没有问题，那么超光速下爱氏理论必然崩塌。

所以不要一看到那个新闻说光速被超越了，就说爱氏理论是错误的。

这样有点人云亦云了。

要记住爱氏理论光速的两个点：1、光速是速度的上限，超距作用是不存在的。

2、光速是不变的。

保持这两点不变，爱氏理论就是经得住考验的。

因为爱氏理论方程中的光速都是C。

但C是多少是我们现在测量出来的。

也就是我们自己要考验自己，至于量子纠缠中所说的超光速，在我看来是一种假象。

我在《变化》第二十七章论：《量子纠缠超距作用描述是假象》有论述。

光速不变原理的验证

光速不变原理的验证
光速不变原理是相对论的基本假设之一，也是爱因斯坦相对论的核心内容之一。

它指出在真空中，光在任何参考系中的速度都是恒定不变的，即光速是一个恒定不变的常数，与光源运动的状态无关。

这一原理对于我们理解宇宙的运行规律和物质的本质具有重要的意义。

那么，光速不变原理是如何被验证的呢？
首先，我们可以通过迈克耳孙-莫雷实验来验证光速不变原理。

这个实验是在19世纪进行的，通过测量光在不同方向上的传播速度，来验证光速是否与光源运动状态有关。

实验结果表明，无论地球是静止的还是运动的，光速都保持不变。

这一实验证明了光速不变原理的正确性，也为后来相对论的提出奠定了基础。

其次，我们可以通过钟慢效应和尺缩效应来验证光速不变原理。

钟慢效应是指当一个钟相对于观察者运动时，它的时间会变慢；尺缩效应是指当一个物体相对于观察者运动时，它的长度会缩短。

这两种效应都是相对论的预言，而光速不变原理是相对论的基础假设。

通过实验证明钟慢效应和尺缩效应的存在，也间接验证了光速不变原理的正确性。

此外，我们还可以通过实验数据来验证光速不变原理。

例如，通过测量光在真空中的传播速度，可以得到一个恒定的数值，即光速约为每秒30万公里。

这一实验结果与光速不变原理相吻合，进一步验证了这一原理的正确性。

总的来说，光速不变原理是相对论的基本假设之一，通过实验验证可以得到证实。

迈克耳孙-莫雷实验、钟慢效应和尺缩效应以及实验数据都为光速不变原理的正确性提供了有力的支持。

这一原理的确立不仅推动了相对论的发展，也深化了我们对宇宙和物质的认识。

光速不变最简单的解释

光速不变最简单的解释
光速不变是指无论在何种惯性参考系中观察，光在真空中的传播速度都是一个恒定值，约为每秒299,792,458米。

这个原理可以用以下简单的解释来说明：
光速不变是因为光速不依赖于观察者的运动状态。

换句话说，无论观察者是否在移动，无论其速度如何，光速都是相同的。

这个原理表明，物理现象的时间和空间尺度与观察者的运动状态密切相关。

这个原理是物理学中最基本的原理之一，因为许多与光有关的现象都可以用这个原理来解释。

例如，它可以解释为什么时间会膨胀（例如，当物体接近光速时，时间会变得缓慢），为什么空间会收缩（例如，当物体接近光速时，物体的长度会缩小），以及为什么质能和动能等价（因为它们都与光速有关）。

光速不变原理与洛伦兹变换

不过"这样得出的结论是"运动时"尺子的长度"不是变长" 而是变短了#
六相同运动状态的惯性系洛伦兹变换与光信号起始的坐标原点有没有关系
无论光信号是从静系 8 的坐标原点 ""还是从动系 8u的坐标原点 "u发出"洛伦兹变换的起始变换方程都是一样的"因此" 相同运动状态的惯性系"洛伦兹变换与光信号起始的坐标原点没有关系#
七牵连速度相反时的洛伦兹变换设一个光信号事件 L"在相对静止的 8 参考系中的时空坐标为& i"Z' "在同时从 8 系的坐标原点出发"沿 8 系的 i轴向左以速度 d匀速运动的 8u参考系中的时空坐标为& iu"Zu' "两个坐标的洛伦兹变换"与向右以同样速度 d匀速运动的两个惯性参考系的时空坐标的洛伦兹变换"是一样的吗0
真空中"速度不变的只有光速"不过在地球空间中"声速也是不变的"声音的速度也不和相关的参考系的速度叠加"和声源)接受者的运动状态无关"无论你是运动的"还是不运动的" 无论你是匀速的"还是变速的"无论你在哪里听"它的速度都一样"都是一个常数# 这和光速的情形是一样的# 而声速不变是因为"大气层是跟着地球同步运行的#
,FP'%l",7P8",:P9"
在动系 8u中"观察静系 8"即用 8u系的坐标"表示 8 系的坐标"称为逆变换#
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研究光速不变原理的光速不变性实验

研究光速不变原理的光速不变性实验引言：光速不变原理是爱因斯坦在他的狭义相对论中提出的一个基本假设，它表明光在真空中的速度是恒定不变的，与光源或观察者的速度无关。

这个假设在物理学中起到了重要的作用，对我们对时间、空间和相对运动的理解产生了深远的影响。

为了验证光速不变原理，物理学家进行了一系列的实验，下面我们将详细探讨这些实验的准备、过程以及其应用和其他专业性角度。

实验准备：要进行研究光速不变原理的实验，首先要准备一套高精度的光速测量装置。

该装置需要包含一个精确的光源、一个可移动的测量仪器以及一个高灵敏度的检测器。

光源可以是一束激光器或其他可控制发光的装置，以产生一束已知的光束。

测量仪器通常是一个可以沿着特定方向移动的装置，可以用来测量光束传播的时间。

检测器必须能够极其敏感地检测到光束，并将其转换为电信号。

实验过程：1. 实验装置设置：首先，我们需要将光源固定在实验室的中心位置，并将测量仪器设置在某一个固定的距离上。

检测器应该放置在接收到光束的方向上，并与测量仪器相连以记录时间。

2. 校准光速仪器：在实验开始之前，必须对测量仪器进行校准，以确保测量的准确性。

这可以通过使用一个已知速度的光源，例如，利用天文观测到的恒星光来进行。

3. 实验记录：启动光源后，测量仪器会自动开始测量光束的传播时间，并将数据传输给检测器。

检测器会将这些数据转换为电信号，并记录在一个数据采集系统中。

实验应该持续一段足够长的时间，以获得多个测量值。

4. 数据分析：获取所有的测量数据之后，我们可以对数据进行分析，以确定光速的不变性。

通过比较不同观察者的相对速度和他们观察到的光速，我们可以检验光速不变原理的有效性。

实验应用和其他专业性角度：1. 狭义相对论：光速不变性实验为狭义相对论提供了强有力的实验验证。

根据相对论的理论，光速不变性是整个理论体系的基础，对于我们对时间、空间和相对运动的认识具有重大意义。

2. 光速测量的精度：光速不变性实验需要高精度的光速测量装置，这推动了光速测量技术的发展。

大物AI作业参考解答_No.05狭义相对论参考解答

一、选择题 1. 有下列几种说法：(1) 所有惯性系对物理基本规律都是等价的；(2) 在真空中，光的速度与光的频率、
光源的运动状态无关；(3) 在任何惯性系中，光在真空中沿任何方向的传播速率都相同。请问哪些说法
是正确的，答案是[
]
(A) 只有(1)、(2)是正确的；
(B) 只有(1)、(3)是正确的；
1、理解伽利略力学相对性原理和伽利略变换； 2、理解狭义相对论的两条基本原理：狭义相对性原理和光速不变原理； 3、理解狭义相对论时空观的特点；会判断原时和非原时、原长和非原长，并能相互推算； 4、掌握洛仑兹坐标变换公式，能对不同参考系中的时间、空间间隔进行换算； 5、掌握狭义相对论中质速关系、质能关系、能量与动量关系，能熟练进行相关运算。 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
m0c2 m0c2 m0c 2

1
1 1 0.79 选 C 1 0.832
2
8. 某加速器将电子加速到能量 = αMeV 时，该电子的动能 Ek =[
]。（两位有效数字，真空中
光速 c= 3htt × t8m/s，电子的静止质量 me= 9h × t 3 kg，1 MeV= h t × t 3 J）参数：α = 4htt
t 4=
4= 4 t 4
t = 4 t − 48 t =
t
6
三、计算题 1. 一隧道长为 L，宽为 d，高为 h，拱顶为半圆，如图。设想一列车以极高的速度 v 沿隧道长度方向
通过隧道，若从列车上观测，(1) 隧道的尺寸如何？(2) 设列车的长度为 l0，它全部通过隧道的时间是多少？

爱因斯坦的光速不变原理其本质是什么？

爱因斯坦的光速不变原理其本质是什么？物质皆具波粒二象性，光速C是物质波质量化、质量波化的界值，是物质基本运动(Xo=X一Ⅴt)遵从能动量守恒定律的必然结果，这也是狭义相对论真正意义，即我们所在时空为Xo^2=X^2一(ct)^2。

经典力学从某种意义上说是对物质的波性与粒性关系以(Xo=X一Ⅴt)形式表达出的近似描述。

光速不变原理是爱因斯坦狭义相对论基本假设之一。

指对任何惯性参照系，真空中的光速都一样，不依赖参照系。

这个数值约299999.987（公里/秒)举个例，如果汽车以30米/秒的速度前进，按伽利略速度变换公式，车灯射出的光对地述度应是299999.987（公里/秒)加上30米/秒，大于真空中光速。

但这是不对的，对高速对象，伽利略速度变换公式已经不成立，而应遵守相对论速度变换公式。

同时，可以证明伽利略速度变换公式是相对论速度变换公式在低速情况下的近似结果。

接此理论，真空中光速是速度的极限，一切事物的速度都小于光速，只有真空中电磁波(含可见光及不可见光)的速度都等于光速。

光速不变原理作为相对论的一部分，究其本质，即光的内在动机与机制，属于重大理论问题，目前尚无现存答案，我看值得折磨一下。

其一，光是宇宙中有形物质与无形物质之间的中间物质。

这是光的动机或意义。

光，似乎既有形亦无形。

其有形，是因为肉眼可见或仪器可辨；其无形，是因为光不是实体而无静止质量。

其二，光速是代表一切非实体或暗物质运动的最高速度。

这是光的最基本属性。

众所周知，一切电磁辐射，统称光，诸如各种无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、伦琴线、伽玛线、贝塔线等。

高频光子与低频光子的速度相同，是因为，光子运动轨迹是一个螺旋周期。

高频率，则高螺线速度，但螺距进程反而缩短，折合起来的进动速度(即常说的光速)保持不变。

其三，空间充满的无形物质皆以光速运动。

实验表明，比普通光子更无形的，诸如中微子、轴子、宇宙背景辐射 (超低温厘米波2.75K, 7.35cm)、引力子、暗物质量子，都是无形物质的单元、单子、量子或“异名同物”，都以光速做螺线运动。

探索光速不变原理的光速不变性验证实验

探索光速不变原理的光速不变性验证实验引言：光速不变原理是相对论的核心假设之一，它表明在任何惯性参考系中，光在真空中的传播速度是不变的。

这一原理在爱因斯坦的狭义相对论中起到了关键作用，为现代物理学提供了基础。

为了验证光速不变性，科学家们进行了一系列实验，其中最有代表性的实验是米歇尔逊-莫雷实验。

本文将详细探讨光速不变性验证实验的定律、实验准备、实验过程以及实验的应用和其他专业性角度。

定律及理论基础：1. 光速不变原理：光在真空中的传播速度在任何惯性参考系中都是不变的。

这一原理是狭义相对论的基石之一。

实验准备：为了验证光速不变性，我们需要精密的光学仪器和设备。

下面是实验所需的材料和设备：1. 干涉仪：一种由半透明镜片和反射镜构成的仪器，用于测量光的干涉现象。

2. 光源：提供光的光源，通常使用激光器。

3. 设置各个光路的反射镜和分束器：用于将光分成两路并使其行进在不同的路径上。

4. 检测器：用于检测光的干涉现象，并记录实验结果。

实验过程：1. 将干涉仪放置在水平面上，使两条光路的路径相等。

其中一条光路垂直于地面，另一条光路平行于地面。

2. 将光源连通两个光路，并使用反射镜和分束器使光同时行进在两个路径上。

3. 调整干涉仪的各个部件，使两个光路的光在干涉仪内部相交并发生干涉。

4. 使用检测器记录干涉仪输出的干涉图案，并通过观察干涉图案的变化来判断光的传播速度是否存在差异。

实验应用与专业性角度：1. 确认光速不变原理：米歇尔逊-莫雷实验的结果证实了光速在不同的方向上是相同的，从而验证了光速不变原理。

2. 作为狭义相对论基础：光速不变原理是狭义相对论建立的基础，通过对其的验证，我们可以进一步巩固和发展相对论理论。

3. 探索时空的性质：光速不变性验证实验揭示了光的传播速度与观测者参考系的关系，进一步揭示了时空的不可分割性和参考系的相对性。

4. 实验精度的提高：随着技术的不断发展，科学家们对干涉仪和相关设备进行了改进，提高了实验的精度。

相对论的基本概念光速不变性与时间膨胀

相对论的基本概念光速不变性与时间膨胀相对论是物理学的重要理论之一，它的提出与描述了物理学中的一些基本概念和现象，其中包括光速不变性和时间膨胀。

本文将重点探讨相对论的基本概念、光速不变性以及时间膨胀的原理和实验验证。

一、相对论的基本概念相对论是由爱因斯坦在20世纪初提出的。

相对论的基本概念是相对性原理和光速不变性原理。

其中，相对性原理指出物理现象的描述和解释应该与所选择的参考系无关，即不同的观察者在不同的参考系下所得到的物理现象应保持一致。

而光速不变性原理则表明光在真空中的传播速度是恒定不变的，与光源和观察者的运动状态无关。

二、光速不变性的原理光速不变性是相对论的重要观念之一，它指出光在真空中的传播速度是恒定不变的，即便是在不同的惯性参考系下，光速也始终保持不变。

这一观念的提出打破了牛顿力学中时间和空间的绝对性，引发了人们对时间与空间本质的重新思考。

光速不变性的原理可以通过实验进行验证。

经典的迈克尔逊-莫雷实验是最早用来测量光速的实验之一。

实验利用了干涉现象，通过比较光束沿不同方向的传播时间来确定光速。

实验结果表明，光在不同方向上的传播速度并没有任何差异，验证了光速不变性的原理。

三、时间膨胀的原理相对论中的时间膨胀是指由于物体的运动状态不同，其所经历的时间流逝速度也不同。

具体来说，当一个物体相对于观察者静止时，观察者所感知到的时间与物体本身经历的时间是相等的；而当物体相对于观察者以接近光速的速度运动时，观察者所感知到的时间则会变慢，即时间会膨胀。

时间膨胀的原理可以通过实验证明。

实验中通常会用高速粒子加速器来模拟高速运动的物体。

实验结果表明，高速粒子所经历的时间比静止的物体所经历的时间要慢。

这一发现与相对论的预言相吻合，进一步验证了时间膨胀的存在。

四、光速不变性与时间膨胀的关系相对论中的光速不变性和时间膨胀在一定程度上是相互补充的。

光速不变性要求光在不同参考系下传播的速度保持不变，而时间膨胀则指出观察者所感知到的时间也会随运动状态的变化而发生变化。

02-第二讲光速的不变性：奇怪,然而是真的

光速的不变性：奇怪，然而是真的
问题：如果你能追上光同它一道运动，事情会怎样？
麦克斯韦理论也应当服从相对性原理。
在任何一个匀速运动参考系内，每个观察者观察到每束光都以速率c 运动。
光速不变原理
真空中的光速（和其他电磁辐射的传播速率）对一切不做加速运动的观察者都相同，不论光源或观察者的运动状态如何。
思想伽利略相对性和常实验识预言是0.75c
爱因斯坦预言是c
Байду номын сангаас
以太理论：光的速率c是光相对于以太的速率
一切光束相对实验室的速率相同
我们怎么知道光速不变原理是正确的？
大量的实验表明，每一束光都以速率c运动，不论光源和观察者的运动状态如何。爱因斯坦的狭义相对论的理论基础相对性原理
光速不变原理

真空光速不变性原理的验证

真空光速不变性原理的验证Faraday 1852:假如我们承认了光媒介以太的存在，那么这种媒介也可能是磁作用力的平台，因为以太在传播辐射之外应别有用途.Maxwell 1865:光是一种电磁波，它在真空中以常数速度c=1/?(?0μ0).Lorentz 1895:存在不被运动物体拖曳的静止以太，光在其中以常数速度c传播.Poincare 1898:“他(即测光速者)以假定光速为常数开始，特别地，假定它的速度是各向相同的.这是这样的一个假设，即离开了它测量光速的尝试便无法进行.这一假设逻辑上永远也无法由实验直接验证，但是它却可以被实验证否——前提是不同的实验导致了不一致的结果.我们应该庆幸这种矛盾尚未发生，而那些轻微的不一致即便出现了，也可以得到轻松的解释.Abraham 1904:“电磁理论解决了光的绝对运动问题，它表明，光将沿着各个方向以相同的速度c向前传播.1905年，Einstein发表相对论强调，“谈论绝对空间是没有意义的，地球自转引起力学上的差别是微小的，按照麦克斯韦电动力学，当磁铁运动时在空间产生了感应电场，于是线圈中有了电流;而当线圈运动时在空间没有产生感应电场，可是线圈中照样有电流，可见空间本不该对称(号称相对性原理);James实验表明相对于以太的运动可测，而Michelson-Morley实验表明相对于以太的运动不可测，我们可以假设光速不变(号称光速不变原理)”.根据相对论，任何物质的运动速度都不可能超过c，即光在真空中的速度.但是，这一理论并没有阻止物理学家在近20年的时间里去做有关超光速光脉冲的实验，尽管光的极端再成形或吸收等复杂问题常常使得对这些实验的解释显得模棱两可.现在，这一在原子铯蒸气室中演示的超光速光传播实验看起来就要比以前的实验明确多了:在入射激光脉冲的波峰进入蒸气室的入口面之前，一束激光脉冲的波峰离开了该蒸气室的出口面.结果先于原因应当是不可能的，这里的解释也许应当是，实际上并没有出现超过光速的信号，而是该原子体系的电磁响应给人产生了这样一种印象.科学家研究表明信息传输速率不可能超过光速 :美国东部时间2005年10月15日(北京时间10月16日)消息，10月16日，美国杜克大学丹尼尔-高希尔等人将在《自然》发表研究文章.他们进行了设计最完美的实验，希望用比光速更快的速度传输信息，结果失败了，从而也提示Einstein的速度极限理论无懈可击.在过去的几年里，科学家采用量子作用、特制镜片、和充满钾蒸汽的腔室进行“超光速”实验，结果表明，比光速更快的观念并不合适宜.[美]D.哈里德 R.瑞斯尼克著的《物理学》第二卷第二册中，引录了从1675 年法国1天文学家罗麦开始，到1956年瑞典的艾奇止，281年中光速测定的结果，其值为C = 2(99×108 m /s.中国计量科学院赵克功和倪育才，在《物理》1979 年4 期上，发表的《光速测定现状》更具有代表性.世界各国用先进激光测量仪，测得的光速值均在299792460m /s左右，光速为一恒定值.关于光速与光源状态无关的论证，张元仲在《狭义相对论实验基础》中，引录了从1913 年到1966年间，世界各国科学家实验结果表明，光的传播速度的确与光源的状态无关.英国《卫报》2005年 4月11日消息， Einstein发表他的狭义相对论一个世纪了，11日，天文学家们聚集在英国华威大学举行2005物理学会议，在纪念这一科学巨匠的同时，科学家们也提出一个惊人论点:Einstein的狭义相对论建立的基础，Einstein的众多理论中不变的准绳——光速可能正在变慢，因此Einstein狭义相对论可能不成立了.剑桥大学天文学院的迈克尔?墨菲教授说:“我们将在这里宣布一些惊人的发现.这些发现暗示出宇宙间存在一种关于光和物质相互作用的更基本的理论，而狭义相对论作为它的基础实际上是错误的.” Einstein认为光的速度是恒定不变的，而这一前提支撑了他的许多伟大的理论包括狭义相对论，同时也是现代物理学的根基，但是墨菲却认为光的速度不是恒定不变的，他说:“事实证明，狭义相对论可能非常接近真理，但是它错过了一些东西，而这些东西可能就是通向一个全新的宇宙和一套新的基本原理的门把手.” 在研究过程中，墨菲的科研小组并没有直接测定出光速的改变，而是分析了来自遥远恒星的光.这些光到达地球需要经过数十亿年的时间，因此科学家们可以观测到光传播的早期，宇宙的基本原理是怎样起作用的.天文学家们通过夏威夷的凯克望远镜观测发现在光传播到地球的过程中，某一波段的光被吸收的情况发生了改变.如果精细结构恒量随着时间发生变化，那么光速也可能发生了变化，也就是说，Einstein可能错了.目前，墨菲领导的科研小组仍在分析来自143颗恒星的光的观测结果.不过，也有许多天文学家对墨菲的这种理论提出了质疑，因为他们使用其他望远镜观测到的结论是光的传播速度并没有发生改变.人们曾经猜想，是否存在着违背Einstein相对论的超光速，并且可以采用这些超光速技术，以比光速更快的速度传输信息.最为著名的超光速实验，鉴用了含有著名“异常色散”原理的气体腔室.当将一束重叠光波所组成的脉冲，照射穿过该腔室时，腔室内的气体使光波漂移，从而使得光脉冲的速度看起来比光速还快.高希尔等在所进行的实验中，就是采用了这种超光速实验腔室，其腔室充满的是钾蒸汽.结果初看起来，好像是光脉冲的传播时间比光速快了大约270亿分之一秒.但是，当高希尔等通过改变光脉冲振幅，从而加载1或0的数据信息，以快于光速的速度传输信息时，则加载信息所修饰的光脉冲，通过钾蒸汽腔室的传播速度比光速要慢.而且，既使光脉冲本身以比光速更快的速度通过腔室时，结果2也是如此.高希尔认为，既使能接收到更快的光子，也得不到那些光子中所包含的信息，其结论与相对论是一致的多伦多大学物理学家阿普拉尔姆-斯坦贝格认为该实验是美妙的.但是，尽管主流科学家相信不可能用超光速信号来传输信息，但任何实验都可能有微小的误差，从而造成允许超光速传输信息的可能性结果.尽管本实验并不见得能使固执己见者完全信服，但高希尔等确实做了一个可以想像得到的最好实验.吕锦华先生认为:所谓看到的比传输光更快的光脉冲，并非是“被加速”的传输光的光脉冲，而是钾蒸汽在度作用下发的光脉冲，所以，它超前于传输光的光脉冲，但它不包含传输信息.包含传输信息的光脉冲实际上并没被加速，仍按相光速传播.因而，信息传输没有能“超光速”.3。

2.非惯性性系中的真空光速不变性原理

2、非惯性性系中的真空光速不变性原理真空光速不变包括两层含义，首先在同一参考系中，光速具有各向同性和均匀性；其次，在具有相同的space-time单位的参考系中，光速的数值相同，与参考系相对光源的运动状态无关。

描述惯性系的空间是闵可夫斯基空间，其线元形式是dS2=ηab dξa dξb，其中d ξa是闵可夫斯基空间space-time仿射坐标改变元，是全微分量。

惯性系之间变换的space-time几何要求是，space-time线元长度在变换中不变，即dS2=ηab dξa dξb=ηab dξ`a dξ`b,其中两惯性系的space-time坐标均是全微分，它体现了两惯性系space-time坐标之间存在1—1映射。

对惯性系space-time坐标的物理要求是能描述真空光速不变。

在所有惯性系中取相同的space-time单位，即相对静止时的钟和尺是相同的前提下，真空光速不变意味着光速的数值相同，因而惯性系的度规相同，space-time线元的形式完全一样。

现代宇宙学的基础就是广义相对论，所以现代宇宙学的一个基本观念就是真空极限速度只在局部测量是光速，在A测量远处的B点的光速，则完全可以不是A点的光速，这是现代宇宙学的共识。

现代宇宙学的另一个共识，就是除了没有物质没有宇宙常数的理论上的假想空间，真实宇宙不存在全局观测者。

非惯性系即使有同一的space-time单位，也没有全时间、全空间统一的钟和尺。

因此测量光通过非惯性系某space-time点的速度，只能用当地、当时的钟和尺。

故测量只能在该点足够小的space-time邻域中进行，否则毫无意义。

光速变与不变也只能在这个条件下判断，如果真空光速不变也适用于非惯性系，意味着光传播速度与非惯性系中的space-time点无关，与传播方向无关，与非惯性系相对光源的运动状态无关，而且其数值与惯性系相同。

由实验检验真空光速不变原理适用于非惯性系几乎不可能。