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实名反对 @Hotaru 的答案。(我在其评论区下的回答被淹没了,没人理。那我就自己写个答案好了。而且问题下“PS:问题补充”也是我写的。)
因为这个答案本身就是一个伪命题。
同时,所有认为“光速是人为定义的,因为度量单位的标准值是人规定的。”的答案都是在耍流氓。
原谅我用了这等字眼。
Hotaru的答案都对。可是没用。
距离单位“米”的定义是什么呢?
把光在真空中299792458 分之一秒所走的距离定为一个标准米。
即:依照速度X时间来规定距离。1标准米=光速X某时间。某时间=(真空中)299792458 分之一秒
时间单位“秒”的定义是什么呢?
铯133原子基态的两个超精细能迁之间跃迁时所辐射的电磁波的周期的9,192,631,770倍。
所以他认为光速的定义是什么呢?
(光在一秒钟行进的距离为)铯133原子基态的两个超精细能迁之间跃迁时所辐射的电磁波的周期的9,192,631,770倍的时间中(铯原子处在绝对零度时,所在的环境是零磁场),光在真空中行进的距离。(段首加括号是因为该答主可能是笔误)
即,光在一秒钟行进的距离=1标准秒X光速。
这就意味着:光速=距离/1标准秒,1标准米=光速X某时间。某时间=(真空中)299792458 分之一秒
所以结论是:光速=光速?
化简,没了么,就一个数:299792458 分之一。
还有这种操作???所以这个问题变成抖机灵了吗?
距离的定义本身就包含了光速不变的假设!
光速是不是这个“数值”,不重要!你说三十万公里每小时,可以!你说六十万公里每小时,没问题,改度量衡定义呗!谁知道哪个八爪星球的度量衡是什么样的。。。
光速不变的假设已经过无数次的证实,不重要!
问题是:为什么是这样?为什么这个数值“在这个度量衡下”会是这么大?为什么它不会是更高或者更低?它受什么力量的制约?
人为定义的基本单位需要基本常量来确定,而光速就是那个常量之一。题主的问题是这个常量是怎么产生的?我只能肯定,这与人为定义无关。
而我也真的很想知道题主的问题的答案,虽然这个答案可能很“玄学”。
@Hotaru 最后,实名感谢上文反对的答主在此评论区下的严肃回答,全文引用如下:
为什么光速是一个恒定不变的常量?
1、实践检验:
你的困惑我读懂了,我想原提问者想知道这个数字是谁决定的,这很难解释,但是你想知道为什么光速是一个恒定不变的量,这很容易解释:麦克斯韦电磁学方程组成立的条件是光速为一个恒定不变的数字。如果真空中光速可变,那么电磁学就没有理论依据了,所有依靠电磁学理论产生的工程都不能正常运转。而事实上电气设备都在正常运转,证明麦克斯韦是对的,证明光速是一个恒定不变的常数。
2、反证法:
物理学史上,洛伦兹提出了洛伦兹变换,而爱因斯坦博士彻底解决了这个问题,他发现按照牛顿经典力学,如果在一个接近光速飞行的宇宙飞船上向前发射一束激光,那么这束激光速度接近二倍光速,但按照麦克斯韦方程,光速是恒定的。二者必有一个是错的。爱因斯坦博士从光速不变原理出发,最终建立狭义相对论。这套理论经过原子钟飞行试验以及GPS定位卫星等长期验证,认为在宏观高速下是正确的。
让我们回到严肃的、抖机灵的答题吧。逻辑游戏该结束了!
感谢评论区的大神们!鞠躬致敬。下面依然是严肃的答案:
@坏手指 的回答解释了这个问题。谢谢。
为什么光的真空速度是 299792458 米/秒?是什么决定了这个速度?
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@野生年华 的评论,全文引用:
我觉得这个原因很简单,与其说光速是“速度的上限”,更不如说光速是我们的宇宙中“唯一的速度。”物理有四种相互作用,强核力我们实在没法测,弱相互作用力和电磁力是同一种力,还有引力,引力和电磁力的相互作用的速度都是光速,而引力和电磁力的相互作用关系可以解释几乎所有宏观现象。
如果一个粒子的速度低于光速,往往是因为它和其他粒子有相互作用关系。
举个例子:你所说的铯133原子,它是有结构的。
它由一个原子核和围绕着原子核进行不可名状运动的若干电子组成。
能级指的是这些电子可能的运动模式,从一种变成另外一种所需要的时间。
这么一来,一道光如果不是光速,它一定处于某种介质中被反复折射,移动了“额外的路径”
所以,制衡光速的原因只有一种,那就是所有粒子的运动速度都是光速,而要想获得“我们世界的速度“,那某个物质必然是处于某种稳定的“被约束状态”,而在移动整个被约束状态的物质的时候,我们需要移动额外的路径。
要想将一个物质加快到光速,唯一的方法是解除这个物质所有的被约束状态,因此,光速也就成为了速度的上限。
严肃的答案就引用到这,答主本人也引用一个脑洞吧(科幻小说,脑洞一下):
他看到了宇宙的诞生:从一个点中,迸发出了无限的物质与能量。在一瞬间,十维世界就出现了。这一次,云天明真正看见了十维世界本身。没有语言能够形容这个世界的完美。不需要任何时间,光就从世界的一端传到另一端,速度无限。其他的速度也几乎是无限的,在十维世界的各个角落,弹指间便有千千万万的生命形态构成了,由于无限的光速,它们彼此之间立刻建立了联系,成为了统一体,进化出了智慧,随即文明兴起,科学、文化、艺术都立即出现了,并在瞬间达到了完美的状态。物质、生命、智慧、文明……一切都是统一的。所有的物质都具有生命,所有的生命都具有智慧,所有的智慧都是和谐的文明形态。整个宇宙与其说是像三维宇宙那样,空荡荡的空间中点缀着孤独的星体,不如说其本身就是一个活的生命体,一切生命都是这伟大生命的一部分,一切智慧都归属于最高智慧,什么黑暗森林状态,对于这个最高的灵性世界来说是不可理解的。
……
“三维宇宙存在了多少时间?”他转向智子,目光炯炯地问。
“按地球年来计算,大概是138亿9400万年。”智子很快给出了答案。
“四维宇宙呢?”
“100万年。”
“五维宇宙是?”
“131年。”
“六维宇宙?”
“九天。”
“七维?”
“两分钟零三秒。”
“八维?”
“12毫秒。”
“九维?”
“31纳秒。”
云天明按捺住内心的兴奋,问出了最终一问:“那么,十维宇宙呢?”
智子罕见地沉默了片刻,然后说:“永恒。在十维宇宙中不需要时间。”
“我早该想到,”云天明喃喃道,“无限的速度,无限的效率,一切从开始就已经完成,瞬间达到完满,不需要任何间隔……这是一个没有时间的世界。”
“没有时间,没有运动,没有变化,没有过程……开始即结束!刹那即永恒!没有活生生的生命,只是无穷张胶片的叠加。这是一个——死亡的世界。”
“我不明白,”智子说,“我真的不明白你在说什么。完美的世界本来就不需要时间。时间只是……令人厌恶的延迟而已。”
“……在希腊神话里,天空之神乌拉诺斯和大地女神盖亚结合在一起,生出了许多的诸神。但是乌拉诺斯厌恶这些儿女们,用生殖器把他们顶回了盖亚的子宫,不让他们出世,而天与地也处于永恒的结合状态,无法分离。后来盖亚因为被乌拉诺斯所包围和挤压而感到痛苦,让她的儿女们去消灭父亲乌拉诺斯,最后她的儿子克洛诺斯砍下了乌拉诺斯的生殖器,让乌拉诺斯离开了盖亚,从此天与地分离,诸神出世,宇宙万物才具有了生机。”
……
“克洛诺斯就是希腊语的‘时间’。这是一个隐喻,时间让一切开始。隐藏者需要的就是时间,没有时间的宇宙,再大都太小了。所以隐藏者无法忍受,必须要降维。每降一次维,时间就延长至少上万倍。隐藏者不是疯子,也不是恶棍,他们只是需要一点——时间。”
“对于隐藏者来说,降维就是为了创造时间,所有消失的维度,都将通过时间获得补偿。它们——或者它们的一部分——都以某种方式被转移到了时间中!这就是降维的积极意义!没有降维就没有时间!”
“也可以这么说,我们早已经发现,时间本身是对光速降低的一种补偿性效应。”智子若有所思地说。
“正如克洛诺斯分隔天地一样,时间分开了宇宙,也消灭了十维宇宙这个永恒不变的生命体。从此以后,任何文明都必须生活在时间和空间的限制之中,世界变成了未知的无限。有了时间,才有希望、期待、等候、惊喜、回忆、遗忘……才有了——自由。”
——摘自三体官方同人小说《三体X》(宝树著),有删减