光速不变原理怎么证明

为表述便利起见，使用一个假想的四维空间往往是很实用的（三维空间加时间轴）。在这个四维空间的四个轴中，三个用来刻画位置坐标，一个用来标示时间.在这个空间内，事件可用点来表示，这个点称为世界点。

在这个假想的四维空间内，每 一个粒子都对应于一条线，称为世界线.这条线上的各点决定了粒子在所有 时刻的坐标。很容易证明，与一个作匀速直线运动的粒子相对应的世界线是 一条直线。

现在用数学形式来表示光速不变原理.为此，我们考虑两个彼此以 恒定速度作相对运动的参考系k及k'.这时我们选择x轴与:x'轴重合，而 y和z轴则分别与和y‘z’轴平行，并以t和t’分别表示在K和K’参考系内的时间。

设第一个事件是：在k系内的t1时刻从具有坐标x1，y1，z1 (在同一参 考系中）的点送出一个以光速传播的信号.我们就在K系内观察这个信号的 传播.再设第二个事件是：信号在时刻到达点x2，y2，z2.信号传播的速度 既然是C，所以它所经过的距离就是C(t2 -t1)。

另一方面，这同一个距离又等 于[(x2-x1)2 + (y2-y1)2 + (z2-z1)2]1/2(平直空间勾股定理）.因此，我们可以写出k系内两个事 件的坐标的关系：(x2-x1)2 + (y2-y1)2 + (z2-z1)2]- C2(t2 -t1) = 0.

同样两个事件，即该信号的传播，也可以在k'系内观察：设第一个事件在内的坐标为x1’，y1’，z1’，而第二个事件则为 :x2’，y2’，z2’，按照光速不变原理，信号传播的速度在k系内与在k’系内相同，所以我们得到(x2’-x1’)2 + (y2’-y1’)2 + (z2’-z1’)2]- C2(t2’ -t1’) = 0.

假如：

1、2是任何两个事件的坐标，则称为这两个事件的间隔.因此，由光速不变原理，我们可以断定，假如两个事件的隔一 坐标系内为零，那么，它在所有其他坐标系内均为零如果两个事件彼此无限地接近，那么，其间隔ds将满足下面的方程：ds2 = c2dt2-dx2-dy2-dz2.

从数学形式上看，表达式容许我们把该间隔设想为四维 空间内两点之间的距离（该空间的4个轴）但是构 成这个量的法则与普通几何的法则之间有一个根本区别：在构成间隔的平方 时，沿不同轴的坐标差平方是以相异而非相同的运算符号求和的。

上面已经证明，如果在某一惯性系内ds = 0,则在任一其他惯性系内也 有ds'= 0.此外’ ds与ds'为同阶的两个无穷小量由以上两个情况可以得 出结论，心2与ds/2彼此必须成比例ds2 = ads'2。

而且其中系数a仅与两个惯性系的相对速度的绝对值有关.系数a不可能与 坐标或时间有关系，否则，空间的不同点及时间的不同时刻就不等价了，这 是与时间及空间的均匀性相矛盾的.系数a也不可能与惯性系的相对速度的 方向有关，因为这就与空间的各向同性的性质相矛盾。

考虑三个参考系k，, k1，k2,令v1,和v2为相对于k的速度， 则我们有：ds2 = a(V1)ds 至，ds2 = a{V2)ds.类似地，可以写出ds1 = a(Vi2)ds2,式中是私相对于速度的绝对值，相互比较这些关系之后

显然速度是一个有大小有方向的量，V1和V2是有方向加角的，但上式并未给出这个夹角。说明a（V）为常数1时上式成立。这也说明了光速不变。

对于光速每秒30万公里，我还不是很清楚，光速不变写成式子：30万公里✖️时间1秒＝30万公里／秒，是指光速中距离30万公里不变，还是指时间1秒钟不变，还是指距离30万公里和时间1秒钟都不变？或者距离30万公里不变，时间1秒是可变的。

最近看了一些关于光的试验文章，里面所使用的是在很近的距离仪器设备检测的，使用的是人造光源，没有看过在光速1秒钟路程测试的结果，光速1秒30万公里，就像人走路跨出一步，一个人如果只是将一只脚抬起来，没有跨步向前落地，应该不能确定其一步的距离，如果让光走1秒钟多一些到达月亮，地球与月亮距离38万公里，人造光应该能看到月亮地面，但现在还没有看到从地球人造光照到月亮地面的报道，人造光能否到达30万公里还是问号？光的试验就像人走路一样，只是抬起一只脚，并没有走出一步下结论的。

当然答案: 不能证明。无法证明。

试想试问: 疑似非人类超常大爱因斯坦大脑，

都不能都无法，谁还有能法！

可以想象当初: 偏爱钟爱光速不变的爱因斯坦，定然断然是苦苦找寻。苦苦动脑。

以求能证明，以便好推销相对论。

而正因为不能没法，才不得已无奈设定假定其称之为公里。

举眼一看“光速不变”。对的呀。

任何介质或真空中，光(或者别的)走不变步伐。

然而，爱因斯坦“光速不变公里”是指:

任何惯性系下，真空中测出光之速度都恒为c.

这就非常了独特了。不妨称个专用简名“系下光恒”。

“系下光恒公里”才准确。(是不是爱有偷换名词之嫌)

进而可以来说说这公里之来源:

麦克斯韦公式需要。或麦方程组推出。

(因只见结论说法，没能见其过程理由)

(事实上，只是众跟云。

众根云想象和说辞，在科普界太泛滥了)

①被评为最美物理公式之麦方程组，

显然是描述电磁灯笼线。

而电磁灯笼球状线，是各种不同大小的椭圆圈圈。而不是光所走之直线。

如果说麦克斯韦寓言“光是电磁波”，

则这光电磁波必然就是灯笼悬吊线，而不是灯笼椭圆圈圈。

(也可以想象像:黑洞喷射流直线。)

②麦方程组中的u0e0，难道会是固定值？

难道该是固定值？

而不应该是可变随变u,e吗？

若不是可变随变值u,e，

那怎么会是不同椭圆圈圈？

以现代的科技要验证相对论的真伪其实是很简单的，验证光速不变原理就可以了。用一台固定位置的高速摄像机去拍摄一条高速运动的玻璃线，在玻璃线的一头发送有色光，看看这束光相对于摄像机的运动速度是否还是光速，就能验证了光速不变原理的真伪了。光要相对于玻璃线速度不变，又要相对于摄像机速度不变，除非光具有分身术。

因为爱因斯坦不知道波的传播速度只与介质的温度密度等物理状态有关，与介质的运动速度无关，所以才会提出光速不变原理。

因为爱因斯坦不知道波的传播速度会随着传播介质的密度增加而增加，所以才会提出光速是不可超越的。

在今日头条中，看到一个关于“以太”的猜想理论，讲的是“以太”在原子中的密度高于原子外的密度，在天体中“以太”的密度高于周围空间的密度。

我认为“以太”应该也电荷之间相互作用力的介质，在物质原子原子核和电子之间封存了大量的“以太”。“以太”为电磁波的传播介质，根据声波在物质传播，物质密度越高传播速度越快，所以电磁波在“以太”中传播，“以太”密度越高传播速度越快。

在天体外围的低压区域“以太”被束缚在物质原子中，原子周围的“以太”密度变低，电磁波的传播速度变慢，所以电磁波在太空的传播速度大于在大气层中的传播速度。在天体内部的高压区域原子中的电子向原子核方向压缩，“以太”被释放到原子之间的空隙中，原子周围空间“的以太”密度变高，电磁波传播速度变快。

超导现象也是由于“以太”密度变化引起的，温度低原子中内层电子运动速度变慢，靠近原子核运动，释放出来大量的“以太”。两根平行相邻导线，通同向电流相吸，通逆向电流相斥，证明负电荷同向运动相吸，逆向运动相斥。原子中内层电子运动速度变慢，与外层的电子形成相对逆向现象，内外层的电子产生的相互斥力大于相互引力，使外层电子完全摆脱原子核的束缚，产生超导现象。

在连“以太”也没有的真空里，电磁波是不能传播，这样的宇宙真空区域形成宇宙黑洞。

用“以太”密度理论来解释恒星的可控核聚变方式，恒星内部高压力使原子中电子与原子核的距离变小，释放大量的“以太”到原子之间的空隙中，恒星内部原子周围空间的“以太”密度很高，电磁波传播速度很快，造成恒星内部温度不足，无法进行核聚变。恒星大气层外层的“以太”密度低，穿透恒星内部和被恒星内部反射的电磁波，在恒星大气层中集聚，形成高温产生核聚变。在恒星中，只有占比很小的大气层外层大气在进行核聚变而已，相当于可控核聚变，这也是为什么恒星大气层会产生外层温度高，内层温度低的原因。

“日常生活中，离热源越远处温度越低，而太阳大气的情况却截然相反，光球顶部接近色球处的温度差不多是4300℃，到了色球顶部温度竟高达几万度，再往上，到了日冕区温度陡然升至上百万度”。

当恒星中的可聚变物质再上升到大气层进行核聚变的量不足时，当辐射到恒星内部的热量低于恒星内部向外辐射的能量时，恒星的内部温度继续变低，原子之间的距离变小，恒星内部向外释放“以太”，“以太”推动恒星表层物质向外膨胀，形成红巨星。恒星内部坍塌，向外释放的“以太”越多，原子之间的“以太”密度就越高，电磁波传播速度就越快，恒星的内部温度就越低，坍塌的速度就越快。超高的坍塌速度使原子之间产生大量的摩擦发热，使恒星的内部温度快速升高。当温度和压力都达到核聚变条件时，就会引发了大规模核聚变，产生了超新星爆炸，否则随着能量的向外辐射，温度降低，就会坍塌成中子星。

所以太空中的光速不是宇宙中的最快速度，远远低于恒星内部电磁波的传播速度，光在真空的传播速度为零，不能传播。​