Re: [問卦] 光速為何是固定的消失
※ 引述《b852258 (Lion)》之銘言：
: ※ 引述《seafox5566 (老貓)》之銘言：
: : 各位安安
: : 小弟上通識課
: : 老師教愛因斯坦的相對論
: : 但我看一切理論原始於
: : 光速是不變得
: : 到底為什麼光速永遠一樣
: : 有大師可以跟我說嗎?
: : 我要證明不是實驗喔
: : 嘻嘻
: 最近剛好看了一本科普書，來拋磚引玉一下
: 原PO的問題是「為什麼光速是不變的」
: 其實這個說法不太精準，應該說「在任何的觀測者眼中，光速是恆定的」
: 說明之前，有幾個前提
: 首先要能接受宇宙中沒有絕對速度，只有相對速度。
: 這句話是什麼意思呢？
: 如果今天把你放在一個毫無一物的空間中，沒有任何的參照物，那麼就算
: 你以10km/s的速度前進，也和靜止無異。
: 若今天有了一個靜止的人和你同在一個空間中，這個空間中只有你們，你
: 以10km/s的速度前進，在他看來，是你以10km/s的速度向前進，但是在你
: 看來，是他以10km/s的速度向後退。
: 這兩種說法都對，差別只在於觀測者的不同，速度永遠只能用相對來表示
: ，沒有絕對速度。
: 有人會覺得無法接受，認為是誰動就是誰動，就算觀測者不一樣，那也只
: 是換個說法而已，實際上就是我動了啊。
: 其實有這個想法並不意外，因為這是人們對宇宙認知的直覺。
: 我今天換個話說，今天你在地球上以10km/s的速度向前行，這是相對地球而
: 言，這並不是你真正的速度，你沒有考慮到地球的自轉速度，我今天如果
: 在外太空看你的話，就算你躺在床上不動，如果睡了八小時，你已經跟著
: 地球轉了80萬公里。
: 有人說，那我的真實速度就把地球自轉也考慮進去啊。
: 可是地球還有繞著太陽公轉。那也把公轉的速度考慮進去。
: 可是太陽系也在銀河系公轉。那也把太陽系公轉的速度考慮進去。
: 除非你有辦法找出宇宙的正中心，一個恆定靜止的參照點，否則這樣考慮下
: 去沒完沒了。
: 所以今天你說你靜止不動，你真的有辦法確定你是靜止不動嗎？
: 因為宇宙如此浩瀚，我們根本無法確定我們是真的靜止還是在運動，因此，
: 在沒有參照物的情況下，速度是沒有意義的。
: 到這裡如果你能接受的話，那我們再接著講下去。
: 西元1864年，馬克士威總結歸納出了一組方程式，後世就以他的名字命名，
: 馬克士威方程組。
: 以下的內容因為我也是從書上直接照本宣科，所以更深的內容我也不清楚。
: 細節不用深究，簡言之，馬克士威方程組是一個描述電磁作用的方程組。
: 根據書上所說，馬克士威將「位移電流」引入了方程組中，這使得新得到的
: 方程式能以「波動」的方式表達，亦即波動方程式。
: 其中的波是以振動的電場與磁場構成的。
: 而馬克士威方程式預測了兩者的強度比就是波的速度。
: 經過計算，波的速度是 299,792,458 m/s，好巧不巧，就是光的速度。
: 而在推導出電磁波的速度中，並沒有提及波源或接受裝置本身的速度。
: 我們前面提及了，沒有參照物的速度是沒有意義的，而馬克士威方程組
: 從頭到尾都沒有接觸到這個問題。
: 也就是說，這個速度是宇宙中的不變量，不因觀測者不同而有所變化。
: 這會導致了一種詭異的結論，無論我是以什麼速度前進，我觀測光的速度
: 永遠都會是299,792,458 m/s。
: 而邁克森-莫立實驗也驗證了這一點，光速是恆定不變的。
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: 大概4這樣。
: 以上內容是摘自「為什麼E=mc2? 探索時空、質量之源與希格斯粒子」
: Brian Cox & Jeff Forshaw 著
: 如果有誤的話，還請專業的大大指出來
: 不過我也只是業餘愛好者，更深入的內容我也講不出個所以然
其實測光速阿
就是距離除以時間嘛
所以首先你要有「距離」、「時間」
距離，在數學的拓僕或函數空間，就類似metric或是norm這些東西
所以首先你的時空必須要有度規或是賦範這些東西
時間，這就比較神秘了，目前還是對時間究竟是什麻比較莫衷一是，姑且把他假設为
粒子的自旋。(想想看，一個人拿著時鐘，時鐘就在他手上指針自轉，這不就跟spin很
像嗎？)然後而且，這個時鐘必須要夠精確，不會被外界因素影響，這就像規範不變
原理(gauge invariance)
所以測光速就簡化为，在某個有定義度規的(metrizable)時空，這個時空可能是n
manifold，讓某個遵守SU(N)規範不變的Lagrangian沿著manifold表面積分，若其为
可積，求最小值。
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