关于光速和光速不变旨趣14年世界杯助攻王，好多东说念主齐有如此这般的疑忌。其实有疑忌也很每每，毕竟光速在好多方面齐抑遏了咱们的直观和日常活命教化。

为了更好地了解光速的特质，咱们先从身边熟习的事物提及，比如说声波。

物理课上咱们齐学过，声波本体上讲属于机械波，具体来讲，是声波是这样运作的。

第一，发声物体振动，对空气施加了压力。

第二，这种压力会冲击发声物体前哨的空气分子。

第三，分子具有质地和惯性，是以最消失发声物体的空气分子会被动领先畅通。

第四，起原畅通的空气分子得回速率之后，在惯性作用下会推进更远的空气分子，在这个经过中失去能量，后果这些空气分子天然发生了振动，但简直保握原地不动，只是把振动的能量传递给了更远的空气分子，这个经过就像是牛顿摆一样。

声波等于这样传递到咱们耳朵里的。强健了声波产生的本体，就不错推导出声波传递速率公式了，这里就不再胪陈了。声速与介质的密度，体积弹性模量干系，这两个物理量一朝详情下来，声速也就详情了。

这就意味着，不管你是在高铁上，飞机上，哪怕是天地飞船上，你发出的声息的传播速率仍旧是空气中的声速，声速本人并不会与高铁飞机和天地飞船重复，即便你乘坐的交通器具的速率卓绝了空气中的声速，也等于超音速，你的声息传播速率仍旧是声速。

不外，声波本人也有访佛光波那样的“多普勒效应”，何如强健呢？举个简便的例子，当火车朝着你行驶，鸣笛声就会显得更狠毒，声调很高。而当火车朝着隔离你的所在行驶时，鸣笛声就会变低千里，声调变低。

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其实，与声波访佛，光亦然一种波，是一种电磁波。光的速率通常只与介质（也等于真空）的磁导率和介电常数干系，这亦然为什么光速恒久保握恒定，光速与任何速率重复之后，仍旧保握光速不变。

刚才说了光波具有“多普勒频移”效应，具体来讲等于，当光源不停消失咱们畅通，光的频率就会变高，波长变短，光谱就会向蓝色端移动，也等于所谓的“蓝移”。相背，若是光源朝着隔离咱们的所在畅通，光的频率就会变低，波长变长，也就会发生“红移”。

下一个问题就来了，咱们齐知说念声息依靠空气或者其他介质传播，那么光依靠什么传播的呢？

天然空气这种东西咱们看不见摸不着，但它确乎存在。然则光呢？科学家们早就解说，即使在真空中，光仍旧能传播。按照“声息传播需要介质”的理念，咱们天然会料想，光的传播通常需要某种介质，这意味着真空中通常存在一种咱们看不见摸不着的东西，光恰是通过这种东西来传播的。

科学家们其实并莫得找到这种东西是否确切存在，只是把它界说为了“以太”。

看起来一切齐得到了好意思满贬责，声息靠空气传播，而光依靠以太来传播。但问题远莫得为止。

还拿空气来讲，假定你站着静止不动，我在远方大呼一声，若是你是顺风继承到我发出的声波，天然能更快听到我的喊声。相背，若是你是迎风继承到我发出的声波，那么声波传到你耳朵就会更慢少量。

预料很简便，天然声波的速率相对某种介质是固定的，与声源的畅通与否没干系系，然则介质本人的畅通约略带着声波全部畅通。也等于说，介质的畅通约略与声波的速率重复。这里需要留意少量，介质与声波本人是两个不同的看法。

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那么，咱们天然会空料想光亦然如斯，既然光的传播介质是以太，在地球围绕太阳初始的经过中，也会和以太产生相对畅通。

再追想一下在空气中的声波，在一定距离内，测量不同所在的声波传播速率，最终就能测量出风速是若干。那么可不不错愚弄通常的设施测量出“以太风”的速率呢？

科学家们也确乎是这样想的，亦然这样作念实验的，这等于有名的迈克尔逊莫雷实验。实验的策画等于找到以太存在的凭据。

但实验后果让通盘东说念主齐莫得料想，地球的畅通并莫得和以太产生相对速率，这个后果意味着两种可能：

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一，地球确切是天地中心，何况地球保握完全不动。光显这是不可能的，简便的傅科摆早就解说地球在自转。

二，以太不存在，光速相对任何参照系齐保握不变。

既然第一条是不可能的，那么咱们只须收受第二种可能性了：光速在职何参照系下齐保握不变，以太不存在。

然则光速的这种完全不变性又大大违犯了咱们的传统领略，更大的问题是：若是以太确切不存在，光到底是何如传播的呢？

且不说光到底是何如传播的，若是以太确切不存在，就意味着总揽物理学界几百年的牛顿经典力学轰然倒塌，这是其时的物理学家大佬们不管何如齐收受不了的。

是以，好多物理学界大佬仍旧信赖以太是存在的，只是因为以太的性质很独特，不那么容易被发现。老是，他们就漠视各式假定对以太的界说进行修正，策画等于保证以太的确存在。

然则，假定得越多，就越容易出问题，因为每个假定就独特于一个“谰言”，也等于“定时炸弹”，随时可能引爆，任何一个假定被解说分歧理，以太的看法就会被推翻。

后果物理学界大佬洛伦兹漠视了“洛伦兹变换”才算是比拟好意思满地贬责了上述问题，但还有一个问题：以太为什么这样异常？为什么必须用洛伦兹变换智力筹划速率的重复呢？为什么弗成用简便的伽利略变换呢？

这就意味着以太的看法仍旧是有问题的，而伟大的爱因斯坦继承着“如无必要勿增实体”的理念，用“奥卡姆剃刀”平直把以太“咔嚓”掉了：既然以太的看法老是会带来矛盾，而以太正本等于假定的看法，为什么一定要以太存在呢？为何光速就弗成是完全的呢？况且麦克斯韦方程组推导出来的光速筹划公式中早就标明了光速的确是一个不变的常数。

在绝对废弃以太的看法之后，在光速不变旨趣和狭义相对论旨趣的基础上，爱因斯坦漠视了相对论。

光速不变意味着，假定咱们以光速翱游，那么其他通盘物体相对咱们的速率折服齐是光速，这意味着什么？

意味着天地的时刻是静止的，咱们根柢不需要任何时刻就能任意穿越通盘这个词天地，哪怕是可不雅测天地直径达到930亿光年，也不错一会儿卓绝。若是任何物体一朝有任何畅通，意味着互相之间折服有相对速率，那么必须就会有一些物体相对咱们的速率不再是光速。

这种神气估量出来的后果光显是缺陷的，问题到底出在那处呢？

爱因斯坦给出了谜底：信息传播的极限速率等于光速，咱们对时刻和空间的固有领略是缺陷的，必须作念出相应调遣才不错。

说白了，速率会影响时刻和空间，当物体以亚光速翱游时，平时咱们所用的伽利略变换，也等于速率平直重复就不再适用了，需要用到洛伦兹变换。

举个例子，你我分裂以0.5倍光速反所在行驶，咱们之间的相对速率是若干呢？

若是用伽利略变换筹划，谜底很简便：光速，等于咱们两东说念主的速率之和，这等于简便的速率重复。践诺上并非如斯，愚弄洛伦兹变换筹划的后果是0.8倍光速，而不是光速！

为什么会这样？

简便讲，时刻和空间是相对的，速率会影响时刻和空间，也等于时刻和距离。只不外只须速率达到亚光速，对时刻和空间的影响才更光显。平时咱们用到的伽利略变换，也等于速率重复，是以完全时空不雅为配景的，只适用于速率远远低于光速的情况。

而在亚光速宇宙，在相对论体系下，速率并弗成平直重复，速率重复并非是线性的，需要用洛伦兹变换公式来筹划速率的重复。通过公式咱们不错看出，不管你和我的速率有多快，咱们之间的相对速率齐不可能达到或者卓绝光速。

为什么够不上光速呢？因为跟着速率的不停增多，时刻和空间会不停“自我调遣”，具体进展等于时刻会变慢，空间会镌汰，同期物体的质地也会增多，而速率就等于空间（距离）除以时刻，时刻和空间不停调遣的后果等于光速不可超越。

记忆

光速等于这样异常，它的确不需要任何参照系，恒定保握光速不变。但咱们也不错这样等闲强健：光速的参照系是时空本人，时空是光的传播介质，准确来讲，四维时空是光的传播介质。

其实严格来讲，光速并不是指“光的速率”，而是指四维时空的极限速率，因为不单是是光子本人，任何莫得静质地的物体，以及信息的传播速率齐是光速，除了光子除外，还有胶子。胶子亦然莫得静质地的，它也只不错光速传播。