为什么光速只能是30万公里每秒?是什么限制了光速?

看到了很专业的回答,但是我猜你一定一脸懵逼。

我用最通俗易懂的语言给你解释一下:

不要用时间去定义光速,而要用光速来定义时间

什么是速度,我们上小学的时候就学过,什么甲乙两地距离一百米,小明十秒钟跑完,那么他的平均速度就是10米每秒……

我们习惯了用时间去定义速度。但是这个概念放在光速上是不成立的,实际是光速定义了时间。

为什么?光速是时空的框架

速度=距离/时间,这个谁都能理解,没问题吧?

你把距离理解为一维空间(其实空间是无维度的,有维度的只是物体本身,三维物体把空间扭曲成三维,二维物体把空间扭曲成二维,这个与本题无关,感兴趣关注我)

所以,速度=空间/时间。光速是这个时空比例的极限值,为什么?因为引力是以光速传播的。

假想一个绝对空间,无维度,也无距离。这时候一个三维物体凭空出现了,三维物体存在的同时,引力也存在了,引力以光速向四周传播,把无限的虚空变味“可测”的有限空间。

这个三维空间以光速向四周扩展,变成了具有时间的“时空”,也就是爱因斯坦所说的四维时空。

在这个不断向四周以光速扩展的时空中,你想,会有任何速度超过光速吗?不可能,如果超过了,那它就不属于这个时空了。

声明:以上为本人的个人猜想,虽然可以和相对论相互印证,但是尚未被科学主流所认同。目前科学界主流还是爱因斯坦的相对论时空观,认为空间是有维度的,不过我的这个猜想,倒是可以解释微观世界的一些现象。

为什么光速只能是30万公里每秒?是什么限制了光速?

为什么光速只能是30万公里每秒?是什么限制了光速?

大家都知道,光线是现在宇宙所有物质中,在真空中传播速度最快的(排除量子纠缠和宇宙膨胀现象,因为它们都不能传递信息),这个速度值为299792458米每秒,为了便于记忆和计算的方便,人们通常将光速近似看作30万公里每秒。那么,有朋友不禁要问了,为什么光速不是每秒35万公里、40万公里,只能是30万公里每秒,是什么限制了光速呢?

在16世纪之前,人们对于光速的认知,还普遍停留在它是瞬时的概念,认为无论多远的距离,光线都可以立即到达,也就是说那时候的人们以为光速是无穷大。进入17世纪以后,以伽利略和牛顿为代表的一批伟大物理学家,针对世界中宏观物质的运动,相继提出了经典运动学和经典力学的一批定律,从而为近现代物理学的发展奠定了坚实的基础。特别是经典力学定律的提出,人们对物体运动的速度、加速度以及力的平衡等方面的认识,进入了一个全新的阶段。于此同时,人们对于“无穷”在物理学上的应用也变得愈发谨慎,从数学的角度来看,“无穷大或者无穷小”是推动解决问题的重要设定,但对于物理学来说,物质的“无穷”也就意味着失去了物质存在的条件,对于速度来说,只要是物质,就不可能拥有无穷的速度,这是当时人们非常朴素的认知。

为了探求光的速度,在17世纪时伽利略就早早地“动手”了,他应用的方法很简单,就是在两个相隔一定距离的山顶上,用交替遮盖住灯光的方式,通过计算时间差来确定光速,很显然这个实验受到实验者的主观因素影响太大,误差非常明显,没有取得实质性进展。

后来又有包括丹麦科学家罗默、英国科学家布拉德利、法国科学家斐索等,分别应用观测木星一法、恒星光行法、齿轮测速法等,对光速进行了进一步的测量,可以想象得到,应用不同的方法,测量出来的光速值肯定不一样,所以在相当长的时间内,人们判断光速值的具体大小,是靠实验的科学性、实验的精确性来支撑的,但是这些方法都是实验而已,光速本身应该是一个客观存在的状态,有什么方法能触及到它的本质呢?

这里不得不提另外一位伟大的人物-苏格兰麦克斯韦,他在研究电磁学基本规律时,在假定电磁波所通过的空间为均匀且各向同性的基础上,提出了著名的麦克斯韦波动方程,主要体现在4个形式上非常完美的方程上,这4个方程爱因斯坦对之都高度赞叹,这4个方程的表达式为:

以上4个方程分别从不同的角度,阐述了电场和磁场的统一性,同时又确立了场源一致性的结论。从该方程组中,可以通过数学上的矢量分析方法,将之进行相应的换算和推导,最终得出电场和磁场(也可称为电磁场方程,中间过程比较复杂,这里不再列出推导过程),即:

将这个方程与之前科学界已经得出的机械波动方程相比较,不难看出二者在表达上的相似性,下面这个表达式即为机械波动方程。从机械波动方程可以看到,只要一个物体,在时间和空间上的变化,只要满足这个方程,就可以认为该物体进行的运动,呈现的是以波形式传播的状态。

据此,麦克斯韦从推导出来的结果,提出了一个大胆的结论,那就是光线是一种电磁波,电磁波的传播速度等于光速。同时,依据这个结论,测算出光速表达式为:c=1/(μ*ε)^(1/2),这里μ为介电常数,ε为磁导率。当然这两个常量也需要通过实验的方法测量。

后来,众多科学家们又通过更加精密的实验,实验结果均证实了麦克斯韦的预言是正确的,而且进一步对两个参数进行了测量,从而得出越来越精确的光速值。特别是应用激光干涉法,将激光干涉仪测出的结果与基准波长86-氪605纳米光谱线进行对比,理论上的误差率仅为10亿分之一,基于此种方法的测量结果,在1983年的国际计量大会上正式将光速定义为299792458米每秒,这个值被完全固化了下来,并以此为基准,将光线在真空中传播299792458分之一秒所经过的距离,定义为“米”。

通过以上的分析可以看出,光线传播速度的有限性,取决于光作为一种电磁波的物质性。爱因斯坦正是基于光速不变原理,提出了狭义相对论,同时推导出了质速方程和质能方程,为人们进一步深入认识物体的运动与时空的关系提供了理论支撑。即使以后随着科学技术的发展,人们对光速的测量精度进一步提升,对光速值进行了修正,也只能说明我们对光速本质的追求又更精一步、更近一步,这只是测量方法上的进步,无法改变光速作为一种客观存在的本质属性。

为什么光速只能是30万公里每秒?是什么限制了光速?

都是答非所问。有人从麦克斯韦方程出发,说光速由介电常数和磁导率决定,那么,为啥电磁波在真空中的介电常数和磁导率是这个值呢?总有原因的吧。

就像博尔顿100米只能跑9秒多,而跑不了8秒,那是有原因的啊,比如肌肉力量,收缩速度等等,然而总有人拿不同的刻度来搪塞,就比如拿30万公里和18万英里说事,有意思吗。楼主问的是为啥光是那个速度,而不是那个速度的一半或者N倍。

也有人拿“总归会有一个值的”来敷衍,总得有个机理吧,为啥自行车只能几十公里/小时而高铁可以几百?不知道就不知道,别敷衍啊。

还有说真空光速变了时空就会撕裂,那为啥非要在这个速度撕裂?相对论之类的本来就是建立在这个光速上的,是先有的光速再有的理论,所以别拿后面这些理论又去证明光速。

所以,答案就是:连鬼都不一定知道。

为什么光速只能是30万公里每秒?是什么限制了光速?

速度限制的条件是什么?

对于宏观物体,速度被限制的条件是阻力的存在,因此,得速度与阻力成反比,V=G(F、f)。对于宏观物体,与存在的场所关系也大;给以同等的力F,使F在真空中,在星体表面,在水中,得物体的运动速度各不相同,是阻力存在状态的不同。

对于微观物体,依据给力方式变了,由单独给一个宏观物体施力变为给一个场所里所有的粒子给能,情况一发生了变化。当给能场所的微观粒子在客观上能继续分离,等同于是单独给分离后的微观粒子增能。阻力对整体微观粒子而言是最大值,但对分离到一定量的微观粒子其阻力变小了,客观上是阻力面变小了。现在科学还做不到给某个微粒给能,如光分离后使光束变小:,光子数变少;分离可以,但无法单独给一个光子给能。科学界能做到给一个光子增能,得超光速就在客观上实现了。

脱离速度

无论宏观、微观,都遵循一样的脱离规律而存在,分不分离都一样。地球脱离太阳的轨道,并沿切线方向运动,约为30公里/秒,电子、光子、射线粒子等脱离原子核的束缚力是30万公里/秒,原因是原子的束缚力一定,既原子大,电子、质子、中子、光子及一切微观粒子相对也就多,反之就少。原子最外层束缚力等同,得光子、电子、质子及一切射线粒子脱离原子核后,其运行速度为30万公里/秒。

光子的质量

现在还没有发现纯能量的存在形式,还没有证实纯能量的运动矢量;技术上测不到光子的质量,就说光子无质量,下结论太早了。在宇宙中,只有更微的粒子存在,没有质量等于零的纯能量存在。光子静止时是否无质量,静止时跑到哪里去了,是钻回了原子,还是单独静止在轨迹上,只有弄清楚后才能解决质量测量问题。宇宙中只要有力存在的地方,就不能否定其质量性,哪怕是最微小的粒子也是如此,如中微子,磁质子,引力子等,光子无质量就无运动矢量存在,只承认光子的动质量,不承认光子的静质量怎么也说不通,甚至会得到矛盾的结果。

光子的运行距离

依据一个光子携带的能量有限,得一个光子在运动全过程中遇到阻力时在数量上减少,得出光子的运行距离是有限的。光子在一般情况下是呆在原子内冲不出,只有当原子整体增能后,才冲出原子核,依此,一个光子的运行距离只能等于给原子场所增加能量的范围距离,直线距离不超过增加能量的范围。光子在得到能量后,具有聚集性,既光子密度随能量上升而上升;光束依据数量伏势,才能冲出原子核,冲出增能场所。如太阳一个光子能运行80万公里,地球极光一个光子能运行7000公里。光子运行距离与光束数量是成正比关系的,运行距离是与起点光束密度成正比的。依据太阳光子密度,得太阳光子束最短运行距离200亿公里左右,最远运行距离由太阳表面可达到的最大值而定。

光子脱离原子核的速度是30万公里/秒,依据地球上所有场所存在的能量值都低于光子在很小单位面积上的能量值,最终得到一个光子无法在运行的过程中吸能后增速,但通过较高能量场所时可较大程度地增加运行距离。认为一个光子可运行无穷遥远距离是神化,要不然整个宇宙的所有光子在不停地来往交换,天体质量会处于不稳定状态。所谈光子一但:旦比有限的引力矢量强无穷倍,这就成为超自然力了。光子受限于原子核的束缚力,受限于单独给能,受限于轨迹上的阻力,得光速不变成立。

为什么光速只能是30万公里每秒?是什么限制了光速?

为什么光速是C30万千米每秒,因为光是电磁波,是变化的电磁场。光的传播不需要介质,光在任何介质中传播都是光速C。介质只能改变光的传播方向,不能改变速度。光速C就是电磁场速度,永恒不变,目前没有发现可以改变场速的方法。为什么场速,电场,磁场,引力场的传播速度都是光速C。这只能是都得有个数值吧。

为什么光速只能是30万公里每秒?是什么限制了光速?

作为一个伪民科,大胆猜测一下:

说明一个粒子所能够产生(或能够承受)的能量是有着上限的。一旦突破了这个上限,就会发生我们所不知道的事情。换言之,这个粒子或将不再存在。

光子是没有静质量的,其因受某种能量而产生运动,并在真空中达到了运动速度的极限。倘若对其再施以更大的能量,将会如何呢?不知道!

对于没有静质量的光子也只能够达到这个速度,而有着静质量的物体自然更加不可能突破这个速度了。因而,人们普遍认为光速就是运动的极限速度。

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