作业帮相对论中有个平均回路光速不变原理和单向光速不变原理吗?他们说现在科学家只证明了平均光速不变原理,但是还没有证明单向光速不
来源：学生作业帮 编辑：作业帮 分类：物理作业 时间：2024/05/21 02:58:18
相对论中有个平均回路光速不变原理和单向光速不变原理吗?他们说现在科学家只证明了平均光速不变原理,但是还没有证明单向光速不变原理.真的是搞不清什么是单向光速,到底什么是单向啊,能举个例子吗?
相对论从理论角度来说,“光速不变原理”指的就是单向光速不变,一束单向传输的光,不论在哪个惯性系里,速度都是c；或者另一种表述,从同一个光源发出的两束分别“单向”传输的光,无论其光源如何运动,在任意一个惯性中应该测得这两束光速度相同.这里的单向就是是按照字面意思始终向同一个方向传输的光,或者更确切的说,就是指没有受到折射、反射,“自由传播”的光,你可以类比一下牛顿力学中的“匀速直线运动的粒子”.相对论从来不会说“平均光速不变原理”.
而至于为什么会有这个概念,可以从迈克耳逊-莫雷实验说起.在这个实验中将一束光利用分光镜分成两束（使它们相对地球公转/自转有不同的方向）,使得两束光分别被反射后回到原位,形成干涉条纹.如果这两束光的光速有所不同,可以预计干涉条纹会发生一定程度的偏移.而由于实验没有观察到这个偏移,一般认为这就验证了这两束相对于地球运动传播方向不同的光具有同样的速度.
但是这个实验由于利用了反射,因此光路中存在入射光和反射光,根据现有的实验结果,如果假设这两束光在传播过程中,是入射和反射平均之后的光速相等,也可以解释实验结果.同样其它的类似实验,由于总要使光束传播的路径发生改变（因为我们实验只能利用干涉,而干涉要求光源的相干性,这样用来做实验的两束光一定从同一处来,又要发生干涉,因此一定汇聚到同一处去,这样就不可能用两束单向传输的光,必然要在过程中使它们传播方向发生改变）,因此,有些人就会争辩说,这些实验只能证明平均来说光速不变,所以提出所谓的“平均光速不变”之类云云.
但是,这和相对论是否正确是无关的.举个例子,现在没有任何实验能够证明“牛顿第一定律”（你到哪去找一个完全不受力的物体去?）,但是低速下牛顿力学我们照样用.我们的确没有实验“证明”“单向”光速不变,但是我们有足够多的实验支持由其为假设得出的相对论的推论,同时并没有实验证伪单向光速不变.
再问： 你好读了你这几段话我感悟不少，由衷谢谢你。你说现在的确没有证明单向光速不变原理，就像证明牛顿第一定律一样，由于找不到完全不受力物体，所以无法证实。同理类推，单向光速不变原理也不能证实的。可有这么一文章：http://forrootbasic.51.net/wytk/xdl/zhouzheng/xdlydxggxtxdpjxshydshj/xdlydxggxtxdpjxshydshj.htm读了之后我被搞糊涂了，作者说有办法证实单向光速到底变不变，来检验相对论。你怎么看待呢？字数受限请原谅
再答： 斐-洛这个假设我记得是有实验证伪的，具体我不记得了，你有兴趣可以看一下泡利的《相对论》这本书，这本书开头就列举了当时（1921年之前）很多与相对论不同来尝试解释迈克耳逊-莫雷实验零结果的理论，以及将其和相对论结果作比较，及当时的实验事实（迈克耳逊之后有很多不同实验），基本上排除了当时所有可能的理论。 当然他提出的这个实验，最重要的一点不可行之处，就是他用来观测的两束光是从不同的光源发出的，因此决不会是相干光（即使频率相同也不会相干），因此不能用来做干涉实验。当然他回避了这个问题，而是直接观察波形，我不是做实验的，不太清楚这样做是否合理，但是感觉上示波器本身的工作原理应该会对这个实验有影响。（示波器上本身有自带扫描电压，否则不可能产生稳定的波形，那这个电压在不同惯性系中的效应是否也应该计算进去？而作者显然没考虑过这个问题）不过现在一般的认识是，为了检验光速不变，只能依靠干涉效应，如果简单利用示波器可以颠覆这个认识，应该早就有实验了，当然这不是一个很不严格的理由。至于这个实验事实上能不能做，还是应该问一下具体做光学实验的人。 题外话，任何一个理论要想取代相对论，不仅要解释现在的光的那些实验，还要对E=mc^2等等作出自圆其说的解释才行。这实际上并不是完全办不到的，但是现阶段所有这类理论(包括弦论）都比相对论更复杂（至少一样复杂），而且无法作出与相对论不同的实验可验证预言。
再问： 如果只能依靠干涉效应的话，那么他为什么还是要设计此类实验呢？像他类似的实验我还找到了许多篇文章http://club.xilu.com/hongbin/msgview-950451-71278.html。我就是在想，如果他们证明了单向光速可变的话，那世界将会是怎样啊，光速可变的话就意味着相对性原理不适用于电磁规律了！！！相对性原理也会错吗？在我看来相对性原理无论现在还是将来它永远会适用任何规律，我这样认为对吗？为什么会有这些人啊（反相者）。麻烦你了
而至于为什么会有这个概念,可以从迈克耳逊-莫雷实验说起.在这个实验中将一束光利用分光镜分成两束（使它们相对地球公转/自转有不同的方向）,使得两束光分别被反射后回到原位,形成干涉条纹.如果这两束光的光速有所不同,可以预计干涉条纹会发生一定程度的偏移.而由于实验没有观察到这个偏移,一般认为这就验证了这两束相对于地球运动传播方向不同的光具有同样的速度.
但是这个实验由于利用了反射,因此光路中存在入射光和反射光,根据现有的实验结果,如果假设这两束光在传播过程中,是入射和反射平均之后的光速相等,也可以解释实验结果.同样其它的类似实验,由于总要使光束传播的路径发生改变（因为我们实验只能利用干涉,而干涉要求光源的相干性,这样用来做实验的两束光一定从同一处来,又要发生干涉,因此一定汇聚到同一处去,这样就不可能用两束单向传输的光,必然要在过程中使它们传播方向发生改变）,因此,有些人就会争辩说,这些实验只能证明平均来说光速不变,所以提出所谓的“平均光速不变”之类云云.
但是,这和相对论是否正确是无关的.举个例子,现在没有任何实验能够证明“牛顿第一定律”（你到哪去找一个完全不受力的物体去?）,但是低速下牛顿力学我们照样用.我们的确没有实验“证明”“单向”光速不变,但是我们有足够多的实验支持由其为假设得出的相对论的推论,同时并没有实验证伪单向光速不变.
再问： 你好读了你这几段话我感悟不少，由衷谢谢你。你说现在的确没有证明单向光速不变原理，就像证明牛顿第一定律一样，由于找不到完全不受力物体，所以无法证实。同理类推，单向光速不变原理也不能证实的。可有这么一文章：http://forrootbasic.51.net/wytk/xdl/zhouzheng/xdlydxggxtxdpjxshydshj/xdlydxggxtxdpjxshydshj.htm读了之后我被搞糊涂了，作者说有办法证实单向光速到底变不变，来检验相对论。你怎么看待呢？字数受限请原谅
再答： 斐-洛这个假设我记得是有实验证伪的，具体我不记得了，你有兴趣可以看一下泡利的《相对论》这本书，这本书开头就列举了当时（1921年之前）很多与相对论不同来尝试解释迈克耳逊-莫雷实验零结果的理论，以及将其和相对论结果作比较，及当时的实验事实（迈克耳逊之后有很多不同实验），基本上排除了当时所有可能的理论。 当然他提出的这个实验，最重要的一点不可行之处，就是他用来观测的两束光是从不同的光源发出的，因此决不会是相干光（即使频率相同也不会相干），因此不能用来做干涉实验。当然他回避了这个问题，而是直接观察波形，我不是做实验的，不太清楚这样做是否合理，但是感觉上示波器本身的工作原理应该会对这个实验有影响。（示波器上本身有自带扫描电压，否则不可能产生稳定的波形，那这个电压在不同惯性系中的效应是否也应该计算进去？而作者显然没考虑过这个问题）不过现在一般的认识是，为了检验光速不变，只能依靠干涉效应，如果简单利用示波器可以颠覆这个认识，应该早就有实验了，当然这不是一个很不严格的理由。至于这个实验事实上能不能做，还是应该问一下具体做光学实验的人。 题外话，任何一个理论要想取代相对论，不仅要解释现在的光的那些实验，还要对E=mc^2等等作出自圆其说的解释才行。这实际上并不是完全办不到的，但是现阶段所有这类理论(包括弦论）都比相对论更复杂（至少一样复杂），而且无法作出与相对论不同的实验可验证预言。
再问： 如果只能依靠干涉效应的话，那么他为什么还是要设计此类实验呢？像他类似的实验我还找到了许多篇文章http://club.xilu.com/hongbin/msgview-950451-71278.html。我就是在想，如果他们证明了单向光速可变的话，那世界将会是怎样啊，光速可变的话就意味着相对性原理不适用于电磁规律了！！！相对性原理也会错吗？在我看来相对性原理无论现在还是将来它永远会适用任何规律，我这样认为对吗？为什么会有这些人啊（反相者）。麻烦你了