光速不变原理的解释

1.光适用于电磁波方程式，说明光是属于电磁波
2.在波动方程式中，即使从一条与波做相同运动的线上看，波的运动也没有任何变化。波的速度由振动决定，不管如何观察都不会有任何变化。
3.光是振动传播的，而且其振动不因观察角度的变化而变化，所以无论以何种速度观察，光速都是一定的。
问：假设我以光速和光赛跑，在不动的裁判看来，我们一样快，但在我看来，光依然以光速离我远去。
是这样吗？矛盾吗？以不同速度的参考系观察有什么不同呢？
捣蛋的别来。

简单就问题来说,当你达到光速时,时间静止,光子不会和你远去的

(光速不变是相对论的假设,并有它引出一系列结论,不能孤立地看,特别是从经典力学的思维模式看的.)

“假设我以光速和光赛跑，在不动的裁判看来，我们一样快，但在我看来，光依然以光速离我远去。” 假设错误，你永远不可能到达光速 相对论里光速参考系是不存在的，也是无意义的

当你接近光速的时候，你的时间会无限制被拖慢。所以相对而言，你眼里的光速永远是恒定不变的，而且你永远无法达到光速 因为在你无限接近光速的时候，你的时间会无限变慢，接近静止。

1.“基本属性”之“基本”因其根源深刻：“……整理狭义相对论的逻辑体系，主要是想以一种自然的方式驱逐光速不变原理。”这里我所谓“驱逐光速不变原理”其实是在为光速不变原理寻找更为坚实的基础，因为之前我读到过许多对光速不变性质疑的文章，这些文章大多是对光速不变性的实验基础或者对其电磁进行质疑，但我深信“光速不变性”是基本的、纯粹力学的、只与时空性质相关的，且如qjyin1兄所言与具体的“电磁波速度”没有必然联系的，从这个意义上讲“光速不变性”势必作为定理而非原理出现。在文中我实际上只通过惯性系时空性质和相对性原理以及相对运动定律这样的基本观念就导出了洛伦兹变换，光速不变性就作为洛伦兹变换群的基本性质而成为一个导出定理，这里引用一下文中传漏掉的第七页的内容：

“狭义相对论原有体系中光速不变原理是一条核心原理，但也是在相对论反对意见中最受质疑的一条原理，这条原理是诸如同时性相对性及尺缩钟慢等相对论效应的根源，而关于相对论争论的焦点在于光速不变对于解释麦克尔逊—莫雷实验是否必要，光速不变是否已被实验验证等问题，对于光速不变一种意见认为这条原理已在较大精度上为实验所证实；另一种意见认为光速不变是电动力学的推论，它的正确性建立在经典电磁学上，只要电磁学是正确的，那么光速不变就是当然的。而相对论的反对意见则坚持认为实验验证的是回程光速不变，而经典电磁学在微观领域不适用（但相对论对微观领域却仍然有效），甚至认为经典电磁学在多大程度上正确还是个问题（光子静止质量的讨论就是问题之一）。在众多关于光速不变讨论的文献中，也有许多文献（如文献[1]等）认为光速不变原理不是一个独立的原理，而是时空均匀和空间各向同性与相对性原理的推论，因此不宜将其作为基本原理。

将光速不变视为狭义相对论的导出定理而非基本公理，有助于澄清对光速不变的置疑……

在本文中，光速不变原理由“惯性速率不变推论”替代，成为了新体系的逻辑结论，这种替代的优越性在于使狭义相对论成为一个“纯粹”的力学体系，而与光速不变的验证实验脱钩，也与经典电磁学体系脱钩，这与狭义相对论的物理地位是相适应的。在新的体系下，光速实验的目的由对理论基础的验证转变为对惯性速率的测量和空间各向同性的检定。”

下面一段话在发文时因为篇幅的关系删掉了：

“值得一提的是惯性速率不变推论作为狭义相对论的一个导出定理反过来又为同一惯性系族所有惯性系的时间校准提供了一个全局性的标准，这与通过让惯性系两两时间校准从而达到所有惯性系时间的校准逻辑上是一致的。”

2.光速不变性是“基本”而非“普遍”属性（所以我刻意拿掉了“宇宙”二字）：

我在文中一再强调：“狭义相对论在本质上被确定为关于同一惯性系族的惯性系时空理论。”对于一个具体的洛伦兹变换群而言，它原则上只适用于具体的惯性系族，不同的惯性系族之间原则上可以具有不同的洛伦兹常数（当然也可以相同），也就可以具有不同的惯性速率（也即光速，我宁愿使用前一个概念）。实际上洛伦兹常数为零的的惯性系族，其洛伦兹变换就是伽利略变换。上面的不同惯性系族的说法都是原则上的，剩下来的问题在于我们现实的物理世界即我们的宇宙是整体上只有一个惯性系族还是包含多个惯性系族，答案是后者，对我们的现实世界而言惯性系本身只是一个理想模型，广义相对论表明引力场中时空的均匀性及各向同性在一定尺度上不成立，但是对于光滑的时空局域上我们仍然可以引入“局域惯性系”，在这个意义上，光滑弯曲的时空可以视为由不同惯性系族连续过渡而形成的，在这种连续过渡中，洛伦兹常数可以保持不变也可以保持某种连续变化，这里需要额外插一句的是不同惯性系族本身不具可比性，除非给出了这种连续过渡的具体机制（这正是广义相对论的任务）。

所以光速不变性是“基本”而非“普遍”属性，非普遍的根源在于惯性系本身不是普遍的。

关于超光速问题：我与qjyin1兄意见一致的是相对速度意义上的超光速私下觉得没有必要。但我的立场没有qjyin1兄那么坚决，因为实际上光速不变性与超光速并没有矛盾，由光速不变性并不能否定超光速的存在性。

光速不变的实质意义是在洛伦兹变换下，惯性系光锥保持不变（不是光锥上每一点都自身保持不变，而是说光锥上的点经变换后可能不是原来的那一点，但仍然位于光锥上），也就是说光锥是洛伦兹变换的不变子空间（有的文献又将光锥称为不变的绝对形），除开光锥之外，类时区与类空区也分别是洛伦兹变换的不变子空间。一般而言，惯性系质点运动的世界线是类时的，而超光速运动的世界线是类空的，我之所以不太倾向于超光速运动主要是从理论的自洽性来考虑的：每一个运动主体都认为自己是静止的，自己的世界线是类时的，因此超光速运动对类时性与类空性的判断应该与亚光速运动截然相反，考虑到光锥是洛伦兹变换的绝对形，那么在超光速参照系看来光锥内部是类空的，因此它的空间标架应选在光锥内部，而在世界线从光锥内部移至光锥外部的连续操作中，无论怎样操作都将有两个维度的空间标架不变，从这个意义上讲光锥内部的类空性是很奇怪的，光锥外的类时性就更奇怪了。当然如果认定当世界线移至光锥外就是类空的了（这时候原来的某一维度的空间标架会移至光锥内），那么就不会出现这种问题了，然此一来所谓的“超光速”意义就很平凡了，它无非是对我们通常的类空现象的代称，仅此而已。我曾经读过一篇关于波动性的洛伦兹变换的文章（可惜现在已经找不到了），文章认为如果将光速视为1，那么真空波动的群速度与相速度将互为倒数，群速度小于光速，对应的相速度大于光速，我想这正切合了所谓超光速不过是类空现象的代称的想法。

在大二的时候我曾经做过一个有趣的设想，假设我们的时空各自只有一维，那么超光速和亚光速将是完全对称的，也就是说如果我们改变一下我们对速度的定义我们就变成了超光速世界，同样对超光速世界而言他们也可能根据他们自己的定义认为他们是亚光速的（我当时称之为倒数变换）。当时还喟叹可惜我们的空间是三维的，这种对称性就无复存在了。然而现在看来空间的三维性结构可能是很精巧的，三维性至少为我们的时空校准提供了良好的基础，空间的三维性与时间的一维性使得四维时空看起来更像一个完备的四元数域。

多年的学习和思考让我越来越倾向“超光速”其实是类空意义的代称，“超光速‘运动’”一直就在我们周围很平凡的以一些熟知现象和意义存在，而我们一般所推想的类时意义上的“超光速”其实是我们对亚光速运动一些类时体验的粗糙外推，类时意义上的超光速并无存在必要。累啊。。写很多、、