【相对论篇-02期】光速到底为什么不变，是设计如此？

小赵阿_:
我看过万维钢老师的《相对论究竟是什么》，和up主讲的差不多，都是浅显易懂的知识。也喜欢up主的签名，人应该要能仰望星空，又能脚踏实地。就像万老师说的，我们知道相对论、量子力学不是要去当物理学家，而是做一个‘明白人’，我们有必要了解这个世界为什么是这样的，知识能帮我们脱离‘平庸’。

【回复】回复 @事成呀 :哪喷了？虚空对线？
【回复】这不就是悟道 看破红尘后再入红尘吗！
flymes:
我们高一老师讲，光速没有参考系，或者说在任何参考系都一样

【回复】回复 @菜鸟变菜鸡了 :高一讲的是经典力学，经典力学最经典的地方就在于牛顿发现了引力，也就是说经典力学理论中，引力是正宗的力。但是物理老师是这样讲的，引力是一种相对特殊的力，它不像电磁力那样几乎是看得见摸得着，它有这超距作用的神秘色彩。当时不理解引力有啥特殊的，了解了广相后才明白引力的特殊。
【回复】居然有人跟一个民科说了这么一大堆，时间充裕真是令人羡慕啊
【回复】回复 @寰宇万古 :我原本以为你只是不懂一些物理学概念，这很正常，大部分人也都是从不懂看了科普视频后才懂的。但是看了你推的视频才知道，原来你是民科啊，那没啥讲的了。
下半夜清醒:
科普类视频很累很苦 希望能坚持 加油吧

【回复】蟹蟹～你们的支持是我坚持最大的动力[给心心]
sgxqek:
光速对于任何参照物测量下来的速度都不变，确实是一个很神奇的现象。爱因斯坦的相对论并没有解释光速为什么会不变，而是把这个现象作为理论的起点，从而把这个问题排除了。很多问题是不可解决的，只有把它们排除，才能使理论进一步发展。

【回复】根据某些现象提出假设，以这些假设为基础进行推导，然后反过来实验验证，形成严谨的闭环。
【回复】我认为假设光速不变的原因是因为光目前是人类能捕获到的最快物质，也是人类星际观测的几乎唯一的手段，也就是说，人类的观测结果是参考通过光传递过来的信息得出的，所以光是参考标准即参考系。而（在绝对空间参考系下）“静止的光子（假设存在）”是没有意义的，因为它静止在那不会传播所以人观测不到它，也不传递任何信息，所以干脆将运动的光的光速为参考系，这不同于通常选定的空间参考系，而是同时包含了时空信息，所以不太容易理解。
【回复】回复 @wulsh :现代物理学就是纯数学，致力于用数学描述这个物理世界。解释不了的就不解释，把它当成理论的前提。量子理论中的波粒二象性也是如此，谁也解释不清为什么微观世界会有波粒二象性，只要能够用波动方程描述波粒二象性就行了。
安振兵:
光速可能对于宇宙尺度来的说，它就代表着“最短”尺度，就像普朗克尺度一样。 当你连最短度量单位都满足不了的时候，你就会发现它任何时候都是恒定的。 就像那句老话，不识庐山真面目，只缘身在此山中。[滑稽]

【回复】有没有一种可能可能，正质量的粒子最高速度也不能超越光速，按照可能存在的对称性，负质量的粒子最底也是光速，所以光速是正质量粒子和负质量粒子的分界[doge]
【回复】回复 @李帛啊啊之小号 :更正一下，930亿，你要想想光银河系直径就有10万光年了，可观宙不至于这么小吧[吃瓜]
【回复】回复 @小_真白 :存在这种可能，钟慢尺缩，要是超过光速，时空缩小到极致，不排除就是逆反的可能[doge]
冰焰潇歌:
看完up的介绍，我觉得，所谓的光，不过是自然存在的电磁波，而电磁波遇到物体后会根据物质表面特征有不同波长的反射，而我们人类，只不过是进化出了一种能够接收这种最常见电磁波的器官——眼睛，并以此对周围物体进行识别。神奇的不是光，而是我们啊！

【回复】回复 @冰焰潇歌 :人类的眼睛在自然界还真排不上什么号
【回复】回复 @冰焰潇歌 :人能识别的原色在动物里不算多
【回复】回复 @机械师张雲易 :个人感想，抛砖引玉罢了，可能会误导别人，不是有意的，哈哈哈哈
卖瓜的华强北:
我一直想问一下，为什么光射入介质中会减速

周瞎瞎-:
会不会哪天再出现一个牛逼的大佬，直接把现在的物理体系再次推翻，然后就把物理延伸到其他更广义的方面，比如玄之又玄的命运也是可以算的那种（高中接触了一下，我直接蒙圈）

【回复】可以说现在的物理学理论已经超出数学水平和技术水平的的限制太多了。。。
【回复】回复 @山萌虽在 :我觉得你说反了，是数学高出物理要多了，比如弦理论就是纯数学推导但是没有实验可以证明
乌拉皇子:
保守估计一半人听不懂，一半人不懂装懂[调皮]

【回复】我摊牌，我听不全懂。简单说：我没听懂
冰梅丘韵:
就像是元素周期表里的元素为什么有这样的规律，为什么有这些元素一样，世界本来就是这样的？[思考]

ScGary:
狭义相对论最重要的假设之一，也是之后许多看似违反常识的现象和结论的基础，就是光速不变性，这是狭义相对论的地基之一。这一假设最重要的来源其实是实验的结论，即解麦克斯韦方程组导出的波动方程得到了光速c的表达式，但这个光速c，是一个只含某些常数的定值。这是很“不合理”的，因为这个c竟然和参考系无关，因此，如何协调麦克斯韦方程组和伽利略变换以及牛顿时空观的矛盾是当时许多科学家的研究目的，爱因斯坦的狭义相对论也是如此。而经过许多实验、理论修补之后，到了爱因斯坦，他最终只能把光速不变性作为一个基本假设，虽然他自己当时并不能解释为什么。

【回复】事实上“和参考系无关”才是最合理的，物理规律就应该处处一致才对，只不过人类习惯了经典物理的相对速度概念，不想把光看成物理性质的体现，所以才违背实证主义提出以太，想把光类比机械波处理，在以太被证明没有证据之后，自然而然的“麦克斯韦方程组在任何惯性系中成立”就是下一个选择，而为了让这个定律成立，最简单的办法就是引入光速不变原理
柯啊猪:
严格来说，爱因斯坦也不知道为什么光速不变，而是既然所有实验都证明光速不变，就直接把光速不变作为他理论的前提假设，来解决其他问题，所以你起这个标题答非所问，听君一席话如听一席话

择一山终老:
因为光已经是速度的上限了，光速加任何速度都等于光速

【回复】光应该说是有质量物体上限，爱因斯坦字迹不知道为什么不变，最终只是定⬇️了。要么有不为人知一面，就像当年所有人都认为牛三在任何时间空间都成立一样。是不是也不过是人自己下定义，这个定义确实没错但对应人现在认知确实不错。N年后是不是还不好说。 无质量东西光远不是上限
爨纛鼟:
没有为什么，光速不变是相对论的一条基本假设，即“假设光速不变”。你可以认同或者暂时认同甚至假装认同这一假设，这样你可以得到相对论基于这条假设得出的一些推论，这些推论对实验观测有不错的拟合程度，当然也有拟合不了的，如暗物质。之所以假设光速不变是因为光是人类星际观测的几乎唯一手段，同时也是人类能捕获的最高速的物质。因此光是人类用于观测的参考标准，一般为了简化模型，把参考系作为不变量，所以假设光速不变。有没有能超越光速的物质呢？理论上可以有，但这是以光作为观测手段无法解决的问题。因为它比光速快，所以光无法完整地捕捉到它，人也无法通过光来完整地观测到它，有可能捕捉到一些碎片但无法解释于是称其为奇点。如果想证明有比光速更快的物质那就需要有比光速度更快的观测手段，或者运气好用光捕捉到足够多的碎片把完整信息拟合出来。

isoradore:
梁灿彬教授的，从零学学相对论这本书，才是入坑神作，用四维语言阐释相对论，要比99%的教授讲的清楚太多了

科技原始人-秋霖:
匀速直线运动或者静止坐标系下，物理定律都是一样的，光是物理定律之一，所以也是一样的？理解对不对[doge]

剑刃作枕:
光速不变是不是因为，光速其实是在描述光的质量。

【回复】回复 @不辣的皮特不存在 :光子没有动质量，这本身更像是为了物理规律融洽的设定吧。
【回复】可是光没有质量啊，有质量的物体永远达不到光速
【回复】回复 @不辣的皮特不存在 :光只是没有静质量