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光的速度相对于任何参照系都是恒定且相同的，这是狭义相对论的两大理论基础之一，它又称为光速不变原理。至于如何理解光速不变原理，可以通过一个简单的例子来了解一下。 在一列以速度v相对于地面匀速行驶的火车上，火车的前照灯向前发射出一道光，这道光相对于火车的速度为c。假设有甲、乙、丙三名观测者，其中甲坐在火车上相对于火车静止，乙在火车上朝着火车前进的方向以速度u匀速运动，丙站在地面上相对于地面静止。那么，甲测得光相对于他的运动速度为c，乙测得的光速不是c-u而仍然是c，丙测得的光速不是c+v而仍然是c。 因此，无论观测者具有怎样的运动状态，他们测得光相对于他们的运动速度都是保持恒定的c。换句话说，光速与任何大小的速度叠加之后既不会大于光速也不会小于光速，而是仍然等于光速。 光速不变的现象最早被迈克尔逊-莫雷的光干涉实验所证实。最初，迈克尔逊和莫雷两位物理学家想要通过实验来测量两束沿着不同方向的光所具有的速度差。他们让一束光与地球公转方向保持一致，让另一束光垂直于该方向。但实验结果表明，两束不同方向的光具有完全相等的速度，这表明光速的大小与参照系的选择无关。 而在更早之前，麦克斯韦已经初见端倪，他从电磁场方程组中推导出了一个只有常数的光速公式。 爱因斯坦把这种现象认定为宇宙的基本原理，再结合相对性原理，他创立了狭义相对论。在狭义相对论看来，光速是绝对的，而时间和空间才是相对的。这种与经典物理学刚好相反的世界观带来了革命性的变化，著名的时间膨胀效应就是源自于此。 |
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