光速为什么在任何参考系都不变
光速不变原理是由联立求解麦克斯韦方程组得到的,是爱因斯坦狭义相对论的基本出发点之一。麦克斯韦方程组和狭义相对论的解释又复杂又烧脑,本回答将不使用任何方程和数字,仅仅使用一下“0”,来试图通俗地解释光速不变原理。
根据相对论和实践中的大量观测,现在我们知道,物体的空间速度和时间速度是成反比的,也就是说,物体在空间中的速度越快,则它本身的时间流逝就越慢。同样一个物体的时间流逝越慢,则它在空间中的移动速度就越快。(以下简称:时空反比规律)
以静止不动的A作为参考系。当A看B时,由于B的自身时间流逝速度有点慢,根据时空反比规律,可知B在慢慢地移动。当A看C时,由于C的自身时间流逝速度非常慢,根据时空反比规律,可知C在飞快地移动。
当以B作为参考系来看C时,虽然C移动速度非常快,但由于B也有一定的移动速度,所以B会发现C的移动速度其实也没那么快,也是慢慢的而已。而此时由于B的时间流逝是有点慢的,所以在B看来,C的时间也没有变得特别慢,只是有点变慢而已。
以上就是我们通常感知的,由于参考系移动速度不同,所观测到的物体移动速度也不同。那么光速为什么不受参考系移动速度的影响,而是恒定不变的呢?
图中D是以光速在运动的,此时D的时间流逝速度是0。在静止不动的A看来,D的时间流逝速度是0;在慢速移动的B看来,D的时间流逝速度也是0;在快速移动的C看来,D的时间流逝速度仍然是0!根据时空反比规律,时间流逝速度是0的物体,它的移动速度就是光速。在移动速度各不相同的参考系来看,0都是0,光的时间流逝速度都是一样的,所以光的空间移动速度也都是一样的,不因参考系速度不同而不同。
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