光的速度为什么可以做到永远不变呢(光的速度为什么可以做到永远不变的原理)

导语：光的速度为什么可以做到永远不变？

速度这个物理量我们都不陌生，因为它与我们生活息息相关，比如你如果会开车，那么你一脚油门，可以感受到旁边的建筑从你身边闪过，我们感受到了旁边的建筑在往后面移动，你的车再往前走，这就是速度的直观感受，我们也可以通过车里的仪表盘读取当前车的速度，但是光速为啥相对于任何参考系，速度永远都是一个固定值，今天我们就来谈谈这个问题。

要回到这个问题，我们必须要回归到速度的本质上面来，速度是如何得出的？其实是要通过位移和时间间接算出来，也就是说速度并不是一个可以直接测量的物理量，他是位移和时间进行除法从而间接得到的一个物理量，所以要解释光速为啥一直恒定不变，就必须要从速度公式来解释，也就是：速度=位移/时间。

这里举一个简单的例子来说明问题，假设此时火车在匀速直线运动，暂时别管火车速度多少，火车里面有两面镜子，火车头顶一面A镜子，火车地面上一面B镜子。火车里面有个人在B镜子开始往A镜子垂直打一束光。这里为了简化便于理解，我们暂时把光速就设定成为1m/s（实际光速远远大于这个值的），A和B的距离是1米。那么场景来了。火车里面的人从B打一束光到A，假设此时火车里面计时整个过程是1秒，那么光从B到A相当于是1秒走了1米的距离，所以光速是1m/s，这与最开始假设是一致的对不对？

问题到了这里就到了关键的核心点，由于光速相对于任何参考系的速度都是固定不变的，所以刚刚的场景如果换了一个参考系，测量出来的光速应该也是1m/s才对？所以我们马上换一个参考系到地面，也就是说此时火车里面依然有个人从B打一束光到A，但是观察者却在地面上。

由于火车是在运动的，在火车里面看光的确是从B垂直向上走到A，但是地面却发现光不再是垂直走，而是有一个倾斜度从B斜向上走到A的，因为火车在运动，当光从B出发后，由于需要一定时间才能到A，而这个时间火车已经往前又开了一定的距离了，所以此时地面上看光从B到A的距离肯定就不是1米了，而是>1米，我们假设地面上测量光从B到A的距离是1.5米，那么问题来了。

火车里面发现光从B到A是花了1秒，走了1米的距离，所以光速是1m/s。

但是地面人却发现光从B到A是花了1秒，走了1.5米的距离，所以光速是1.5m/s。

光速居然变了？从1m/s变成了1.5m/s，这是怎么回事？光速刚刚不是已经说了相对于任何参考系都是不变的吗，为啥会变大了？

其实解决这个问题的核心在于，我们对时间的认识有错误，我刚刚说了，在火车里面的人去计时，发现光从B到A花费了1秒，而我们想当然的认为，这个过程在地面的人看来也应该是1秒才对，所以当我们把参考系换成地面，看刚刚的相同过程，我们不会再重新去计时，我们只会重新算下B到A的距离，发现是1.5米，然后就直接得出结论：地面人看光是1秒走了1.5米。

其实当你把视角切换到地面时，光从B到A花费的时间，在火车里面计时是1秒，你不能想当然的认为，这个过程在地面上计时也是1秒，你之所以想当然的认为地面上看这个过程也是1秒，是因为你受到了人类长久以来的直觉，认为时间这个物理量是绝对的，只要在火车里面计时是1秒的过程，放到其它参考系肯定也是1秒，其实时间这个物理量也是相对的，换了一个参考系看相同的过程，时间是会发生变化的，时间会因参考系的变化而变化，这个是理解狭义相对论的核心。

所以当你明白了时间是相对的，摒弃长久以来人类的直觉，放弃牛顿的绝对时空观，你就会发现，当火车人计时光从A到B的时间是1秒，把参考系换成地面上，你不能直接就把这个1秒用上，你要做的是重新对光从B到A花费的时间去计时，最后你会发现，你重新计时花费是时间不是1秒，而是1.5秒。也就是说相同的物理过程，火车里面去计时是1秒，地面上计时却是1.5秒，这不是时钟造成的误差，而是一种真实的物理现象。

所以由于地面上计时花费1.5秒，而地面上计算B到A的距离是1.5米，所以最后地面上测量出来的光速依然是1m/s，大家发现没，光不管你选择啥当参考系，最后都是1m/s没变。所以不论你是如何相对于光做啥运动，你只要去测量光，你会发现你的仪器显示的数值永远是：1m/s。这就是光速不变的核心。因为时间变了，时间不再绝对而是相对，一旦参考系换了，你时间就得重新去测量，不能将就偷懒去用之前参考系计算出的时间。

所以相同的物理过程，一旦参考系换了，这个物理过程花费的时间将会变化，刚刚的物理过程是光从B到A，火车里面计时整个过程是1秒，地面上却是1.5秒。这不是一个特例，而是一个普遍的现象，我们把刚刚的物理过程，可以改为火车里面的一个人叫小明在吃饭，火车里面计时小明吃饭花费了10分钟，但是地面上去看小明吃饭的过程，可能就是15分钟了，而且最重要的是，10分钟和15分钟谁才对正确的？其实大家都是正确的。

而且你会发现，地面上的时间始终比火车里面的时间要大，这也就说明火车里面的时间的确变慢了，时间这个物理量开始有了快慢之分，时间的流逝速度取决于你选择的参考系，而不是大家共享一个时间流逝的速度。

爱因斯坦正是发现了时间这个变来变去的奥秘，用理性战胜了直觉，最终完成了狭义相对论，希望大家通过这篇文章，深刻认识到狭义相对论的魅力，也体会到爱因斯坦的伟大。本文对光速假设是1m/s仅为了方便大家理解，实际光速是非常快的。我是小彭来给您解惑，如果喜欢文章可关注。

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