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1、光速不變?cè)硎裁词枪馑俨蛔冊(cè)怼 」馑俨蛔冊(cè)恚赫婵罩械墓馑賹?duì)任何觀察者來(lái)說(shuō)都是相同的?！ 」馑俨蛔?cè)?，在狹義相對(duì)論中，指的是無(wú)論在何種慣性系（慣性參照系）中觀察，光在真空中的傳播速度都是一個(gè)常數(shù)，不隨光源和觀察者所在參考系的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而改變。這個(gè)數(shù)值是299,792,458米/秒。 光速不變?cè)硎怯陕?lián)立求解麥克斯韋方程組得到的，并為邁克爾遜—莫雷實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。光速不變?cè)硎菒?ài)因斯坦創(chuàng)立狹義相對(duì)論的基本出發(fā)點(diǎn)之一。 在廣義相對(duì)論中，由于所謂慣性參照系不再存在，愛(ài)因斯坦引入了廣義相對(duì)性原理，即物理定律的形式在
2、一切參考系都是不變的。這也使得光速不變?cè)砜梢詰?yīng)用到所有參考系中。光速不變?cè)淼恼Q生 愛(ài)因斯坦1905年9月發(fā)表在德國(guó)《物理學(xué)年鑒》上的那篇著名的相對(duì)論論文《論動(dòng)體的電動(dòng)力學(xué)》,提到光速問(wèn)題的話(huà)有四段： “光在空虛空間里總是以一確定的速度V傳播著，這速度同發(fā)射體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)?！薄 跋旅娴目紤]是以相對(duì)性原理和光速不變?cè)頌橐罁?jù)的，這兩條原理我們定義如下： 1.物理體系的狀態(tài)據(jù)以變化的定律，同描述這些狀態(tài)變化時(shí)所參照的坐標(biāo)系究竟是兩個(gè)在互相勻速平行移動(dòng)著的坐標(biāo)系中的哪一個(gè)并無(wú)關(guān)系。 2.任何光線(xiàn)在‘靜
3、止的’坐標(biāo)系中都是以確定的速度V運(yùn)動(dòng)著，不管這道光線(xiàn)是由靜止的還是運(yùn)動(dòng)的物體發(fā)射出來(lái)的?！薄 皩?duì)于大于光速的速度，我們的討論就變得毫無(wú)疑義了；在以后的討論中，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，光速在我們的物理理論中扮演著無(wú)限大速度的角色。” “由此，當(dāng)υ=V時(shí)，W就變成無(wú)限大。正像我們以前的結(jié)果一樣，超光速的速度沒(méi)有存在的可能。”6 ?。ā稅?ài)因斯坦奇跡年━━改變物理學(xué)面貌的五篇論文》[美]約翰?施塔赫爾主編，范岱年、許良英譯，上?？萍冀逃霭嫔?001年版第97━98頁(yè)，第100━101頁(yè)，第109頁(yè)，第127頁(yè)。）系統(tǒng)證明光
4、速不變?cè)怼 」馑俨蛔冊(cè)恚簾o(wú)論在何種慣性系（慣性參照系）中觀察，光在真空中的傳播速度都是一個(gè)常數(shù)，都為299792.458公里/秒?！ ∽C明光速不變的四項(xiàng)事實(shí)?！ ?）恒星光行差?！ ?）恒星都是一個(gè)一個(gè)的小圓點(diǎn)?！ ?）恒星都靜止。 4）太陽(yáng)光邁克爾遜——莫雷實(shí)驗(yàn)?！ ∪我夂阈枪庑胁疃奸L(zhǎng)期保持不變，證明：光行差不隨時(shí)間變化，所以光速也不隨時(shí)間變化。所有恒星的光行差都為20.5″角距，證明：所有恒星的光速都相同。 《系統(tǒng)分析恒星光行差》中已經(jīng)詳細(xì)論證了“光速不變”，所以不再重復(fù)?！ 『阈嵌际且粋€(gè)一個(gè)的小
5、圓點(diǎn)，證明：任意一個(gè)恒星的所有的光線(xiàn)的光速都相同，即沒(méi)有不同光速的光線(xiàn)?！ ∫?yàn)闆](méi)有任何光速‘變化’的現(xiàn)象，所以只有采用‘反證法’。 設(shè)：某恒星發(fā)來(lái)兩種光速的光線(xiàn)；光速為c的光線(xiàn)，用c表示；光速為C的光線(xiàn)，用C表示；光速c＞C 因?yàn)閏和C都是連續(xù)的，所以觀測(cè)者能夠同時(shí)接收到c和C；但觀測(cè)者同時(shí)接收到的c和C，必然不是同時(shí)從恒星發(fā)出的?！ ∫虼嗽O(shè)：c發(fā)出的時(shí)刻為零；C發(fā)出的時(shí)刻為t；恒星零時(shí)刻的位置為A；t時(shí)刻的位置為B；因恒星周日視運(yùn)動(dòng)角速度ω＝15.0411″/秒，所以A、B之間的角距φ＝ωt 再設(shè)：
6、φ＝10′（太陽(yáng)直徑的1/3）；恒星距離L＝30光年?！ t：t＝φ／ω＝10×60÷15.0411≈40（秒） c傳播的時(shí)間T1＝L/c＝30（年）≈86400×365＝946080000（秒） C傳播的時(shí)間T2＝L/C6 據(jù)題意知：T2＝T1＋t＝L/c＋t＝946080000＋40＝946080040（秒） 所以：C＝L/T2＝946080000c/946080040≈0.9999999577c≈299999.987（公里/秒） 即：如果φ＝10′，則c－C＝300000－299999.987
7、＝0.013（公里/秒）＝13（米/秒） 也就是說(shuō)：如果兩條光線(xiàn)的光速差為13米/秒，則這顆距離為30光年的恒星，就同時(shí)在角距為10′的A和B兩個(gè)位置上?！ 」馑龠B續(xù)比間斷變化的可能性大得多，如果恒星光速是在C和c的范圍內(nèi)連續(xù)變化的，則看起來(lái)，該恒星應(yīng)該是：長(zhǎng)度為10′角距的線(xiàn)段?！ ∫?yàn)閺奈纯吹竭^(guò)：恒星具有多個(gè)位置和任何拉長(zhǎng)的現(xiàn)象，所以結(jié)論正確?！ 『阈嵌检o止，證明：所有恒星的光速都不隨時(shí)間變化，都始終恒為常數(shù)c不變。這是因?yàn)槿绻馑俨粩嘧兓?，則看起來(lái)恒星必然是運(yùn)動(dòng)的。證明方法與上述類(lèi)似，不再重復(fù)?！ √?/p>
8、陽(yáng)光邁克爾遜——莫雷實(shí)驗(yàn)證明：太陽(yáng)光的光速不變?！ ∵~克爾遜——莫雷實(shí)驗(yàn)的依據(jù)是：光速＝波長(zhǎng)×頻率 光波長(zhǎng)和頻率都是根據(jù)光干涉條紋確定的。根據(jù)‘楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)’干涉條紋之間的間距，能夠獨(dú)立推算出‘光波長(zhǎng)’，自然可確定‘光頻率’。 這樣推算確定的光波長(zhǎng)和頻率的乘積為常數(shù)，即不同顏色光的波長(zhǎng)和頻率的乘積相等；而且乘積數(shù)值等于檢測(cè)的‘光速值’；從而充分證明：‘光速＝波長(zhǎng)×頻率’成立。 邁克爾遜和莫
