光速不变:宇宙的终极枷锁

光速不变:宇宙的终极枷锁

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【光速不变:宇宙的终极枷锁】

当我们仰望星空时,或许从未想过,人类对宇宙的探索竟会被一道无形的墙阻挡——那便是光速。每秒30万公里,这个数字不仅是速度的极限,更是宇宙为万物设定的绝对法则。为什么即便我们达到光速,依然无法超越光速?答案藏在一个多世纪前的实验中,也藏在爱因斯坦颠覆时空观的革命性理论中。

想象一列行驶的火车上发出一束光。按照经典物理学的直觉,车上的人会认为光速是光传播速度减去火车速度,而站台上的人则会认为光速是光传播速度加上火车速度。然而现实却截然不同——无论是车上还是站台下的人,测量到的光速都是完全相同的每秒30万公里。这一反直觉的现象,正是光速不变原理的起点。

早在1676年,丹麦天文学家奥勒·罗默通过观测木卫一的食周期,首次推算出光速并非无限大。这个发现开启了人类对光本质的探索。在牛顿力学的绝对时空观中,光速应该随参考系的变化而改变。但1887年的迈克尔逊-莫雷实验,却彻底颠覆了这个认知。

该实验原本旨在证明“以太”的存在。科学家们假设宇宙中存在一种名为以太的介质,光通过以太传播,就像声音通过空气传播一样。当地球在以太中运动时,顺着以太风方向的光速应该更快,逆着以太风方向的光速应该更慢。然而实验结果让所有学者震惊:无论光线朝哪个方向传播,其速度都完全一致。从地球正面射来的光和从背面追来的光,竟然都以相同的每秒30万公里传播,而地球每秒30公里的公转速度对光速毫无影响。这个结果直接宣告了以太理论的破产。

为了解释这一诡异现象,物理学家洛伦兹在20世纪初提出了“长度收缩假说”。他认为物体在运动方向上会发生收缩,恰好抵消了因运动引起的光....全文更精彩

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