光速推导有详细的公式吗?麦克斯韦是如何推导光速的,

光速推导有详细的公式吗?麦克斯韦是如何推导光速的,
光速推导有详细的公式吗?
麦克斯韦是如何推导光速的,

光速推导有详细的公式吗?麦克斯韦是如何推导光速的,
相对论里提到了时间倒流的概念,给定一个四维空间,坐标系内两点的距离为0,在欧几里得空间中,距离为0的两点重合,但在四维空间中普遍认为有一个时间轴,即这两点在空间上重合,但仍有时间距离,即在同一点的两个不同的时间,这时坐标系内会形成一个类似圆锥的新的空间,俗称"光锥",即两点在空间上重合的点在时间上可以进行光传递,如果我们在"光锥"内,就称为"类时",反之则为"类空",时光机就是构造一个闭合类时曲线,实现在时间轴上的反向传递,理论上是存在的,但根据计算,此时各个坐标都为无理数,即存在强烈的时空振荡,造成时空不稳定,无法完成传输,所以不能实现.
按照爱因斯坦那个著名的能量质量关系式E＝mc2,穿越时间隧道从现在回到过去完全是可能的.1905年,爱因斯坦在“狭义相对论”中这样解释一个“奇异”世界：我们所处的宇宙可以看成是一个四维时空,随着物体运动的速度增快,时间流程将会变慢,空间尺度将会缩短.1915年,爱因斯坦进一步提出他的引力理论,叫作“广义相对论”.同样在这个“奇异”世界中,在大质量物体（即强大的引力场）作用之下,时空结构会发生弯曲,时间流程也会变慢.一维时间可以像三维空间一样发生弯曲.1974年在美国杜兰大学的提普勒（Frank J Tipler）就曾做过计算,一个质量很大、无限长的圆柱体,若沿着轴心以接近光速自转,便可让航天员造访他自己的过去；同样的,这也是拖着光线绕着轴,以封闭曲线运动.1991年,美国普林斯顿大学的戈特（Richard Gott）则预测,宇宙弦（宇宙学家认为这种结构是在宇宙大爆炸初期形成）可以造成相似的结果.科学家们研究发现：当宇宙飞船经过重力场时,把重力场的拉力转换成推力,宇宙飞船在那段时间内,便可以以光速甚至超光速飞行.美国航空航天局（NASA）的专家们已经创立了“时空场共振理论”,这是以爱因斯坦和德国物理学家海森堡的“统一场论”为基础建立的.其要旨是：借助电磁、重力、光速和时空共同演变的伸缩性,瞬间跨越时光.但是,就算真能超光速,狭义相对论也提到物体运动速度越快、长度变得越短,越趋近光速、越为显着,此为“罗伦兹收缩”；而“广义相对论”也提到,趋近光速会受到强大潮汐重力场的作用.当到达光速时,换作是人的话,恐怕早已不成人形了,不用说超光速了.
所以说,另一方面“虫洞”就显得更为合理了.
在广义相对论发表后不久,1935年爱因斯坦就在理论上发现了“虫洞”--也就是由两个相连的“黑洞”所构成的时空结构中的“豁口”的存在--一条贯穿空间和时间的隧道.也就是说,只要能够建造一个稳定的虫洞,就可以跨越时间和空间.数学家把这种情形称作“多连通空间”（multiply connected space）.但理论家一直未搞清,虫洞仅允许光线通过?抑或飞船也能穿行?到了1988年,美国加州理工学院的桑恩和摩立斯终于得出了结论：虫洞的两端皆可出入,并非像黑洞那样是一种单向通道,只进不出；再者,旅行者在虫洞内仅受到一般的拉力,不像在黑洞中.并且,该大学柏克莱分校的吉普·索恩（Kip Thorne）教授还提出：光找到这样一个“虫洞”还不够,还必须使它的开口时间足够长,这样才能让人有足够的时间钻入它.因为根据量子理论,这个虫洞在强力的作用之下,将于瞬间关闭.有一种假设是利用开斯米效应（Casimir effect）等量子方式向“虫洞”里灌输反物质（Otone）,这样就可以延长虫洞开启的时间.并且,同样利用反物质将其“扯大”,钻出一条长度约为一光年的“时间隧道”.这样一条“时间隧道”,便是由“现在”通往“过去”的“快捷方式”.这需要融合爱因斯坦的“广义相对论”和量子力学理论,创造出一个全新的量子引力论.著名的洛斯阿拉莫斯国家实验室（Los Alamos National Lab）的科学家已在如何利用虫洞方面进行开拓.他们对反物质有了更深的研究：一直以来,这种奇怪的反物质只存在于理论之中,而今他们已成功地证明,反物质也存在于我们的现实世界之中.并且得出结论：虫洞的超强（引）力场,也一样可以通过反物质来中和.（“正物质”和“反物质”有一很有意思的差别,前者拥有“正质量”,能产生能量,后者具有“负质量”,却可以吸去周围的能量.）而实际建造一个虫洞要分3步：第一步,寻找或建立一个虫洞,开辟一个隧道用来连接太空中两个不同的区域.第二步,使虫洞稳定下来.由量子产生的负能量,虫洞便允许信号和物体安全地穿越它.负能量会抵制虫洞变为密度无穷大或接近无穷大.换句话说,它阻止了虫洞演变成黑洞.第三步是牵引虫洞.一艘具有高度先进技术的宇宙飞船将虫洞的入口互相分离开.如果两个埠都放置在空间中合适的地方,那么时间差将保持恒定状态.假设这一差值是10年,一名宇航员从一个方向穿越虫洞,他将跳到10年后的未来,反之,宇航员若是从另一方向穿越虫洞,他将跳到10年前的过去.这听起来像科幻,但已是一个美国宇航局拟资助的真实的研究项目.
甚至还有物理学界权威认为,在我们这个世界里虫洞就可能以普朗克长度（约10-33公分）这种极微的尺度下自然存在.虽然这只有原子核的1/1020那么小,但在理论上,这么小的虫洞,只需要一束能量脉冲便可将之稳住,接着便可将它膨胀到可资使用的大小.因此,如果已经有某个超文明可以驾驭它的话,那么甚至完全可以在地球表面某一特定区域建造.1979年, 美国和法国科学家利用仪器,在百慕大魔鬼三角附近海底发现了金字塔.其由特殊材质所造,塔底边长约300米,高约200米,塔尖离海面仅100米,比埃及金字塔大得多.塔下部有二个巨大的洞穴,海水以惊人的速度从洞底流过这里.也就是说,迄今为止人类在地球上所发现的最大的金字塔位于同处于北纬30度的百慕大三角,这就足以证明百慕大魔鬼三角与埃及金字塔之间存在着让人意想不到的密切联系.从另一方面来考虑,如果未来文明出现了由人工制造的时间隧道,那么必然从远古至未来在外层空间甚至地球表面某一特定区域存在着时间通道的入口.由百慕大三角区域所发生的大量飞机与轮船神秘失踪事件,并且恰好又有UFO以及USO频繁出没,因此完全有理由将此作为（时间通道入口的）最大嫌疑对象.
（事实上,此处也的确发生过多起时空扭曲事件：1966年1月6日从阿鲁巴岛出发的“尤里西斯”号双桅帆船在百慕大三角神秘失踪,却于1990年突然出现在委内瑞拉加拉加斯市郊的海滩上,船上的三个水手的年龄和生理状况跟24年前并无差异；1955年一架飞越百慕大三角海区时失踪的飞机于1990年完整无损地飞回原定目的地机场,其中一名飞行员的出生证表明他现在已有77岁,但他看起来只有40出头；1954年由洛根和诺顿所乘坐的热气球在魔鬼三角地带神秘失踪,经多方查找,仍无下落.1990年春在古巴的春季热气球比赛中,那只失踪36年的热气球在消失处又突然出现……）
假如技术上的诸多难题都被克服了,时间机器的生产将会打开充满悖论的潘多拉盒子.关于跨时间旅行最后还有一个悖论至今没有人可以解决.举个例子来说,如果一个人真的“返回过去”,并且在其母亲怀他之前就杀死了自己的外祖母,那么这个跨时间旅行者本人还会不会存在呢?对于“外祖母谬论”,现今最受物理学界所推崇的解决方案是“多重宇宙”理论——世界不是只有一个,而是有许多平行的世界.1957 年物理学家 Hugh Everett 根据量子力学提出“多重世界理论”,认为宇宙从“大爆炸”开始的演化过程上,如分叉路般不断地分裂为二,歧异点是某件关键事件引起的量子转移,而分出的世界便产生差异,成为多重“平行世界”或“等次元宇宙”.（迄今为止,在理论上又可分为三类：量子力学多宇宙体系、广义相对论多宇宙体系、涡流增压多宇宙体系.）并且,近年来物理学家Stephen Hawking 又指出：无数个宇宙通过“虫洞”相互连结.你回到过去,但那不是你自己的世界,而是和你的历史相似的等次元宇宙.这样,即便你打死了自己的外祖母,她在那个世界也的确死了,但当你回到未来时,她依然活得好好的.但是,如果真是这样的话,那么大量的有关时间倒流的事实证据也就无从解释了.要解决此矛盾,需要创造一个全新的假设——“照镜原理”.打个比方：我们单凭自己的肉眼就能直接看到自己身体表面的大部分部位,但是不通过镜子是永远也无法看到作为产生（自己）视觉感观的物质基础的（自身的）头部,之所以无法看到自身头部是由于视线受到了空间上的限制.同样道理,所谓的“镜子”代表了与历史相似的“等次元空间”；而“头部”即代表了历史中自己的祖先以及过去的自己（作为构建了“现在的自己”存在因素的物质基础）.也就是说,通过“时间倒流”,时间旅行者的确能够回到真的历史中,但由于受到了时空上的限制,时间旅行者是永远也无法与历史中自己的祖先以及过去的自己发生直接的接触与联系的.谋杀自己的外祖母只能在“等次元空间”中存在.因此：由于过去的物质,现在的物质,将来的物质在某些性状的本质上是有所区别的.时间旅行者一旦即将与历史中自己的祖先以及过去的自己发生接触,那么作为时间旅行者本人在我们这个世界的历史中所存在的因素就将消失,就像百慕大魔鬼三角突然神秘失踪的轮船和飞机那样,而只能存在于“平行宇宙”中.
这样,既解决了“外祖母谬论”,同时又为远古地球的确受到过未来文明影响提供了理论基础.
正因为此,在许多古代人类文明中都存在着这样一个非常惊人而奇怪的规律：凡是基因残余量越少的文明（譬如印度的摩亨佐·达罗、新大洲的阿兹特克、玛雅文明等）,其出现异常性超高度文明迹象的概率往往越大,而像亚特兰蒂斯这样被彻底毁灭的古文明其所存在的神秘性以及超常发展状况甚至可以堪称世界古文明之冠；反之,能够发展延续并于日后能对全球文明施之以重要影响力或是对现代以及未来世界的人类基因库提供了重要贡献的文明体系（譬如华夏文明以及欧洲古文明）受这方面的影响往往却是微乎其微!
从更多方面可以表明的确是未来文明影响过古埃及,而并非是所谓的外星人.
1979年,英籍考古学家韦斯在埃及东北部荒芜沙漠中的Abydos古庙（Abydos temple）遗址内的浮雕壁画中,发现一个奇怪现象,就是看见与现今飞机形状极之相同的浮雕,以及一系列类似飞行物体.有一图案状似今日直升机,有图案状似潜艇或飞船,甚至还有“UFO” 却出现于三千年前的古埃及.还有至少三至四个飞行物与今日的飞机形状极为相同,飞机在十九世纪才开发,但竟然在三千年前的古埃及的壁画中出现.在世界历史中,不少远古民族在发展语言和文字之初,均以壁画记载历史.出现在庙宇中的浮雕,也应该是古埃及人用以记载某一件事或表达某一种意思,但三千年前的人可以预言到今日的文明产物吗?在三千年前,即使是外星文明曾经降临过古埃及,当时的人亦未必有直升机和潜艇这些概念.并且,如果壁画内的“UFO”是外星人的,又为何要与现代文明的飞机画于同处?
在开罗博物馆的22室,陈列着一架木制“飞机模型”,是1898年在埃及萨卡拉(Saqqara)的一座4000多年前的古墓中发现的,编号为“物种登记”第6347号.这个模型与现代飞机非常相似,成功通过“风洞”实验鉴定完全符合空气动力学原理,可以飞行相当长的距离.近100年以来,此类模型在埃及共发现过14架.要知道直到1903年,世界上才有第一架飞机.（1954年,哥伦比亚共和国在美国的博物馆展出过古代金质飞机模型.考古学家在南美洲地下约780英尺的深处,也曾挖掘出一架用黄金铸造的古飞机模型,与美国B-52轰炸机极其相似.此类飞机模型在南美多国均有发现,某些飞机的机尾部分甚至还带有明显的希伯莱字母,仿佛标明了它们出自中东地区.）试问：现代文明的飞机与外星人又有何关联?
1964年初,一个由法国考古学家组成的考古工作队在尼罗河畔最早出现人类活动的地区发现了一座距今已有4000年历史的太阳神庙废墟.他们在一块古老的石碑下,发现了一枚深埋在地下的银币.奇怪的是,这不是一枚古埃及银币,而是一枚美国银币；更加奇怪的是,这又不是一枚美国古银币,而是一枚现代银币.最不可思议的是：这是一枚已经铸造好、准备在1997年才进入市场流通、面值25美分、尚在警戒森严的美国金库中"留守"的未流通银币.美国的现代银币,为何"跑到"4000年前的古埃及庙宇中?
局部的时间倒流相关作品
《凉宫春日的暴走》的人类世界看来照女主角凉宫春日意思在某一时段循环[2].
《Keroro军曹》中地球有多次意图“重生”.
都涉及一种万有灵论和把某个女性角色代表了地球的意志,简单说就是女神崇拜也新时代运动的表现.
《哆啦A梦》中的时光布,可以把被包裹着的物件,包括了人在内,回到某一时段前的状态.
相对下经典科幻电影《回到未来》(back to the future)系列中的逆向时间旅行,实际上涉及一种叫“类时”的提法, 这种时间移动被索恩称为“闭合类时曲线”[3].时间旅行者本身意识不回到过去,带著未来的记忆到过去并且继续向前,而回到过去的背景中并可以见到过去的自己.相对下在在时间倒流中人物不和过去相 遇,只是一切重新开始亦没有未来的记忆.

麦克斯韦只是实验发现公式，推导还是爱因斯坦干的。
普通物理学1
一、伽利略相对性原理和经典力学时空观
惯性系：一个不受外力或外力合力为0的物体，保持静止或匀速直线运动不变，这样的参考系，叫惯性参考系，简称惯性系。
（新想法：如果认识到非贯性系力产生的原因，在进行物理实验时将此力（惯性力）一并计算，那么就与跳出非惯性系，在惯性系中实验得到一样的结论，就可以把非惯性系当...

全部展开

麦克斯韦只是实验发现公式，推导还是爱因斯坦干的。
普通物理学1
一、伽利略相对性原理和经典力学时空观
惯性系：一个不受外力或外力合力为0的物体，保持静止或匀速直线运动不变，这样的参考系，叫惯性参考系，简称惯性系。
（新想法：如果认识到非贯性系力产生的原因，在进行物理实验时将此力（惯性力）一并计算，那么就与跳出非惯性系，在惯性系中实验得到一样的结论，就可以把非惯性系当成惯性系对待——这与广义相对论的相对性原理是类似的）
一切彼此作匀速直线运动的惯性系，对于描写机械运动的力学规律来说是完全等价的，在一个惯性系的“内部”所作的任何力学实验，都不能确定这一惯性系本身是在静止状态，还是在作匀速直线运动。这个原理叫力学相对性原理，或伽利略相对性原理。
牛顿说：“绝对的、真正的和数学的时间自己流逝着，并由于它的本性而均匀地、与任一外界对象无关地流逝着。”“绝对空间，就本性而言，与外界任何事物无关，而永是相同的和不动的。”（见牛顿著作《自然哲学的数学原理》）
二、狭义相对论的提出背景
在19世纪末，人们知道光速是有限的，在测量光速时发现，木星卫星发出的光，到达地球的时间是相同的，而不管地球是朝向卫星运动还是背向卫星运动。这不符合物体运动的速度叠加原理（A参照系相对于B参照系速度为v1,A上发出相对A速度为V2的物体，物体相对于B速度为V1+V2），而符合波的性质，因为当时已知的所有波都有介质，因此人们假设光也有介质，定名为“以太”，光在以太中稳定传播，所以与地球的运动无关。
由于地球并非宇宙中的特殊天体，以太应该对地球有相对运动，而著名的迈克耳孙（A.A.Michelson）和莫雷（E.W.Morley）实验证明了相对地球运动的以太不存在，也就是说，如果存在以太，以太就是对地球静止的，这里和一些人认为的证明了以太不存在，叙述上有一点点区别。
1905年，爱因斯坦提出两条假设：
1。相对性原理：物理学在一切惯性参考系中都具有相同的数学表达形式，也就是说，所有惯性系对于描述物理现象都是等价的。（够绝对的）
2。光速不变原理：在彼此相对作匀速直线运动的任一惯性参考系中，所测得的光在真空中的传播速度都是相等的。
1964年到1966年，欧洲核子中心（CERN）在质子同步加速器中作了有关光速的精密实验测量，直接验证了光速不变原理。实验结果是，在同步加速器中产生的一种介子（写法是派的0次方）以0.99975c的高速飞行，它在飞行中发生衰变，辐射出能量为6000000000eV的光子，测得光子的实验室速度仍是c。
三、狭义相对论时空观
狭义相对论为人们提出了一个不同于经典力学的时空观。按照经典力学，相对于一个惯性系来说，在不同的地点、同时发生的两个事件，相对于另一个与之作相对运动的惯性系来说，也是同时发生的。但相对论指出，同时性问题是相对的，不是绝对的。在某个惯性系中在不同地点同时发生的两个事件，到了另一个惯性系中，就不一定是同时的了。经典力学认为时空的量度不因惯性系的选择而变，也就是说，时空的量度是绝对的。相对论认为时空的量度也是相对的，不是绝对的，它们将因惯性系的选择而有所不同。所有这一切都是狭义相对论时空观的具体反映。
同时的相对性
现举一个假想实验，一列匀速运动的火车，车头和车尾分别装有两个标记A1、B1当他们分别与地面上的两个标记A、B重合时，各自发出一个闪光。在A、B的中点C和A1、B1的中点C1，各装一个接受器，C点将同时接收到两端的信号，而信号传递需要时间，在这段时间内火车向前运动了，所以C1先收到车头的信号，后收到车尾的信号。也就是说，不同的参照系没有认为两个事件都是同时发生的。“同时”有相对性。
四、洛伦兹坐标变换
洛伦兹公式是洛伦兹为弥补经典理论中所暴露的缺陷而建立起来的。洛伦兹是一位理论物理学家，是经典电子论的创始人。
坐标系K1（O1，X1，Y1，Z1）以速度V相对于坐标系K（O，X，Y，Z）作匀速直线运动；三对坐标分别平行，V沿X轴正方向，并设X轴与X1轴重合，且当T1=T=0时原点O1与O重合。设P为被“观察”的某一事件，在K系中观察者“看”来。它是在T时刻发生在（X，Y，Z）处的，而在K1系中的观察者看来，它是在T1时刻发生在（X1，Y1，Z1）处的。这样的两个坐标系间的变换，我们叫洛伦兹坐标变换。
在推导洛伦兹变换之前，作为一条公设，我们必须假设时间和空间都是均匀的，因此它们之间的变换关系必须是线性关系。如果方程式不是线性的，那么，对两个特定事件的空间间隔与时间间隔的测量结果就会与该间隔在坐标系中的位置与时间发生关系，从而破坏了时空的均匀性。例如，设X1与X的平方有关，即X1=AX^2，于是两个K1系中的距离和它们在K系中的坐标之间的关系将由X1a-X1b=A(Xa^2-Xb^2）表示。现在我们设K系中有一单位长度的棒，其端点落在Xa=2m和Xb=1m处，则X1a-X1b=3Am。这同一根棒，其端点在Xa=5m和Xb=4m处，则我们得到X1a-X1b=9Am。这样，对同一根棒的测量结果将随棒在空间的位置的不同而不同。为了不使我们的时空坐标系原点的选择与其他点相比较有某种物理上的特殊性，变换式必须是线性的。
先写出伽利略变换：X=X1+VT1； X1=X-VT
增加系数k，X=k(X1+VT1)； X1=k1(X-VT)
根据狭义相对论的相对性原理，K和K1是等价的，上面两个等式的形式就应该相同（除正负号外），所以两式中的比例常数k和k1应该相等，即有k=k1。
这样， X1=k（X-VT）
为了获得确定的变换法则，必须求出常数k，根据光速不变原理，假设光信号在O与O1重合时（T=T1=0）就由重合点沿OX轴前进，那么任一瞬时T（由坐标系K1量度则是T1),光信号到达点的坐标对两个坐标系来说，分别是 X=CT； X1=CT1
XX1=k^2 (X-VT)(X1+VT1)
C^2 TT1=k^2 TT1(C-V)(C+V)
由此得
k= 1/ (1-V^2/C^2)^(1/2)
于是
T1=(T-VX/C^2) / (1-V^2/C^2)^(1/2)
T= (T1+VX/C^2)/ (1-V^2/C^2)^(1/2)
爱因斯坦假设：
1．物理体系的状态据以变化的定律，同描述这些状态变化时所参照的坐标系究竟是用两个在互相匀速移动着的坐标系中的哪一个并无关系。
2．任何光线在“静止的”坐标系中都是以确定的速度c运动着，不管这道光线是由静止的还是运动的物体发射出来的。”

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