怎樣解釋：觀察者沿著光前進的方向和相反的方向運動時，觀察的光速是一致的？

04-07

引述一段文字：
」……光子以光速前進，類比行駛的汽車，迎面駛來的汽車和離去的汽車所發出的笛聲會因為「相對速度」而變化…………相對論說可以解釋這種現象：觀察者沿著光前進的方向和相反的方向運動時，觀察的光速是一致的。這與以上聲音頻率的例子相違背，如果人們仍然使用普適時間維度去衡量整件事情，得到的將永遠是矛盾，所以相對論引入了相對時間以解決這個問題………「
我還是不能很好的理解相對時間是怎麼解決這個問題的。
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我為了能讓自己和其他普通人類了解這個問題，所以舉個栗子（高手可以略過，或者指出我的栗子與標題無關）

例題：在以靜止的觀察者A為參照的參照系A內，b1、b2分別朝相反的方向遠離觀察者A，速度均為b；而參照系A又以速度A向b2方向運動。如圖
（先聲明：音速和音頻是兩個不同的概念。迎面駛來和離去的汽車音頻變了，在光的問題上是紅移的問題，跟光速無關。）
如果我們在討論音速的話，同樣這張圖是沒有問題的。觀察者A絕對會先聽到b2的聲音，然後再聽到b1的聲音，所以結論是——我們觀察到的音速是隨著觀察者的移動變化的。那如果我們討論的是光呢？
假若有一個天體，從10年前就距離我們為h，10年後絲毫沒變（我們可以通過多觀測點、測量夾角來測量距離，不需要依託於時間和光速來測量距離）；在相反的方向上，有一個相同情況的天體，在10年的時間裡距離我們為h未曾變化。而我們站在地球上，無法得知自身參照系的速度。如果地球（參照系）實際上是以1%光速運動的，那麼測量出的光速在各個方向上理應會產生這1%的差異——我這麼理解問題沒錯吧？
那麼為什麼我們測量的光速在各個方向上是相同的呢？相對時間又是怎麼去解決這個問題的呢？

你沒有理解相對論的速度合成。以0.1c運動的地球，測量各個方向上的光速都是1c。兩個以0.5c相對移動的飛船，合速度並不是1c。在飛船上測量對方發來的光，光速還是1c，光速不變定律是針對任何速度的慣性參考系的，所以才能被當成標尺，其它物理量包括時間都不是標尺。

而低速運動可以看成相對論體系在低速領域的近似，你可以用相對論速度合成公式帶入低速來試試，得到的合速度和經典體系中的合速度區別很小很小。

(狹義)相對論的兩大公設

1.光速不變原理

2.相對性原理

光速不變是實驗結果，所以我們的物理定理必須以這(規律)為基礎。

見邁克爾遜-莫雷實驗。

理論結果也是有的。麥克斯韋方程組可推導出： $c=frac{1}{sqrt{varepsilon_{0} mu_{0}} }$ 。（等式右邊是常量）

相對性原理，是一種物理理論基礎，源於伽利略變換(應該說能在伽利略變換中得到直觀的解釋)，甚至到麥克斯韋方程組也能體現。其內容是:在任何參考系中，物理定律(形式)都相同。可以說這也是物理理論中的一個美學。而且它也是引導物理學家趨向「大一統」的一個思想觀。

由此，為了協調這兩個公設，愛因斯坦弄出了(狹義)相對論。

除上，(狹義)相對論也基於一個理論:洛倫茲變換。

x′=γ（x－v*t），

y′=y，

z′=z，

t′=γ（ $t-frac{v^{2} }{c^{2} }$ ）

γ= $frac{1}{sqrt{1-frac{v^{2} }{c^{2} } } }$

洛倫茲變換就是協調了麥克斯韋方程組和相對性原理的一個（運動坐標）變換（當然也協調了光速不變和相對性原理，不過，洛倫茲拿去解釋以太去了~因為他沒有拋棄絕對時間觀，即認為t不是真實時間）。

有了洛倫茲大大的「準備工作」，愛因斯坦就引用這個變換並協和「相對時間」觀，於是組合成了我們今天所見的（狹義）相對論。

所謂的「相對時間」其實就是洛倫茲變換中的t`。原本（相對論前的問題）就是承不承認它和等式右邊的t具有同樣的（測量時間作用）效果。

只要承認相對時間t，那麼我們就可以大方地使用洛倫茲變換，也就可以協調以上的兩個公設。

現在我們平常在圖書館看到《相對論》這本書是，可以發現，它的（狹義相對論）前十章都在引導我們如何去接受「不同參考系我們有不同的測量結果，包括時間」這樣的一個觀念。

基本上，我們普通生活遇到的速度（聲速，超聲速，宇宙速度）都算是「低速」這樣一來， $frac{v^{2} }{c^{2} }$ 就會顯得很小。於是洛倫茲變換就近似等換伽利略變換

x′=（x－v*t），

y′=y，

z′=z，

t′=t

「高速「基本上是出現在微觀世界裡面。指的是0.9c，0.95c....

時間膨脹

兩個激光筆，反方向射出光，兩頭光的相對速度是不是2c？ - 物理學

光速不變已通過邁克爾遜莫雷實驗觀測證實，目前還無法證偽。

你只能這麼去簡單理解，因為光速不變這一鐵律，所以考慮到A、B相對運動的時候，其他單位改變了比如時間或者長度什麼的。所以光速不變也是狹義相對論的基石。有興趣可以去看一本入門的科普讀物叫做《時間的形狀:相對論史話》，裡面用普通人能理解的語言、極少的公式描述了整個狹義到廣義相對論的設想依據。

看完再看一本給是給大眾的科普讀物《上帝擲骰子嗎:量子物理史話》，當前理論物理學兩大分支就可以淺顯了解。

光速沒變，是時間變了