光速不變的條件是:介質穩定。因為在任何穩定的介質中,任何波的速度都不變,與參照係無關。當聲波的介質相對於測量者靜止時,無論聲源速度如何變化,聲速不變(隻改變音頻),這是著名的多普勒實驗,其他所有機械波都有類似現象。
鍾慢、尺縮、超光速時間倒流現象,都可以用聲音試驗做出結果,這隻能證明愛因斯坦的結論有問題,他忽略了測量速度的問題,把現象當成了物理本質。
經現在研究,表明已有超光速速度——某些恒星爆炸拋射碎片,其碎片運動速度已超過光速,但速度不固定,有快有慢。
不過,現在學術界仍稱光速為最快速度。
光年
距地球四光年之遙的最亮星——半人馬座α星
通常情況下,由於地球上的距離有些短,用千米來討論就足夠了。例如,地球距月球38萬千米,太陽距地球1.5億千米等。然而倘若我們用千米做尺度來衡量宇宙間距離的話,似乎有點不合時宜。於是,當我們去測量我們與許多恒星之間的距離時,我們發現不得不用一個非常巨大的數字來表達。正如科學家研究不同顏色的光的波長而發明一個特殊單位“埃”那樣。所以科學家們發明了一個特殊的測量空間距離的單位,這就是光年。一光年就是光行走一年的距離。這是個很可觀的數字,因為光一秒鍾就走300000千米。一光年大約為10萬億千米。距我們最近的亮星半人馬座α星,也有4光年多。可見星係之間的距離有多遠了。
宇宙的直徑約有150億光年光由太陽到達地球需時約8分鍾(地球跟太陽的距離為8“光分”)。
已知距離太陽係最近的恒星為半人馬座比鄰星,它與太陽係的距離為4.22光年。
我們所處的星係——銀河係的直徑約為10萬光年。假設有一近於光速的宇宙飛船從銀河係的一端到另一端,它將需要多於10萬年的時間。但這隻是對於(相對於銀河係)靜止的觀測者而言,飛船上的人員感受到的旅程實際隻有數分鍾。這是由於狹義相對論中的移動時鍾的時間膨脹現象。
微粒與波的爭議
17世紀,以牛頓為首的學者認為:光是由一顆顆像小彈丸一樣的機械微粒所組成的粒子流,發光物體接連不斷地向周圍空間發射高速直線飛行的光粒子流,一旦這些光粒子進入人的眼睛,衝擊視網膜,就引起了視覺,這就是光的微粒說。牛頓用微粒說輕而易舉地解釋了光的直進、反射和折射現象。由於微粒說通俗易懂,又能解釋常見的一些光學現象,所以很快獲得了人們的承認和支持。
19世紀,光的幹涉、衍射、偏振等實驗證明了光是一種波,麥克斯韋又提出了光是一種電磁波的理論,更完善了光的波動學說。
20世紀,人們對光到底是“粒子”還是“波”的問題進行了很長時間的探討。最後統一了認識,光和所有其他微觀粒子一樣具有粒子性和波動性的兩重性,光是一種波長很短的電磁波。而後來愛因斯坦的光子學說很好地解釋了光電效應現象,從而確立了光的微粒性的牢固地位。如今,人們認識到:光是由叫做光子的微粒組成的,同時具有波動的性質——波粒二象性。
經過長期的探索,人們對光的認識越來越深入了,而且從發現光的波粒二象性起,人們已開始主動地去探索微觀世界的奧秘。
電磁波
電磁波,又稱電磁輻射,是由同相振蕩且互相垂直的電場與磁場在空間中以波的形式移動,其傳播方向垂直於電場與磁場構成的平麵,有效的傳遞能量和動量。電磁輻射可以按照頻率分類,從低頻率到高頻率,包括無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外光、X射線和伽馬射線等。人眼可接收到的電磁輻射,波長大約在380納米至780納米之間,稱為可見光。隻要是本身溫度大於絕對零度的物體,都可以發射電磁輻射,而世界上並不存在溫度等於或低於絕對零度的物體。