布莱恩·科柏林，《今日宇宙》 如何测量光的往返速度
信用:维基百科用户Krishnavedala 狭义相对论是人类发明的最强有力的理论之一
从太空旅行和全球定位系统到我们的电网，它是一切的中心
相对论的核心是真空中光速是一个绝对常数
问题是，事实从未被证明
当爱因斯坦提出相对论时，是为了解释为什么光总是有相同的速度
在19世纪晚期，人们认为由于光是以波的形式传播的，它一定是由某种被称为“发光以太”的不可见物质携带的
理由是波需要一种媒介，比如空气中的声音或水中的水波
但是如果以太存在，那么观察到的光速必须随着地球在以太中移动而改变
但是观察以太漂移的测量结果是零
光速似乎是恒定的
爱因斯坦发现问题在于假设空间和时间是绝对的，光速可以变化
相反，如果你假设光速是绝对的，空间和时间一定会受到相对运动的影响
这是一个激进的想法，但它得到了光速不变的每一种测量方法的支持
但是一些物理学家指出，虽然相对论假设光速是一个普遍的常数，但它也表明速度永远无法测量
具体来说，相对论禁止你测量光从A点到B点传播的时间
要测量一个方向的光速，你需要在每一端安装一个同步秒表，但是相对运动会影响你的时钟相对于光速的速度
不知道光速就不能同步它们，不测量就不能知道
你能做的就是用一个秒表测量从A到B再回到A的往返时间，这就是每一次光速测量所做的
光线各向异性的米林宇宙看起来是均匀的
信用:维基百科用户BenRG 由于所有的光速测量都给出了一个恒定的结果，你可能会认为你可以把时间除以2，然后结束一天
这正是爱因斯坦所做的
他认为来回的时间是一样的
我们的实验同意这个假设，但是他们也同意这样的观点，即光向我们走来的速度比它离开我们的速度快10倍
光不一定要在所有方向都有恒定的速度，它只需要有恒定的“平均”往返速度
如果光速是各向异性的，相对论仍然成立
如果光速随其运动方向而变化，那么我们会以不同的方式看待宇宙
当我们观察遥远的星系时，我们是在回顾过去，因为光需要时间才能到达我们这里
如果遥远的光在某个方向上很快到达我们这里，我们会看到宇宙在那个方向上变得越来越老，越来越大
光到达我们的速度越快，我们看到的“时光倒流”就越少
既然我们在各个方向上都观察到了一个统一的宇宙，那就肯定说明光速是恒定的
一项新的研究表明，情况并非如此
事实证明，如果光速随方向而变，那么长度收缩和时间膨胀也是如此
研究小组考虑了各向异性光对一个简单的相对论模型——米尔恩宇宙——的影响
它基本上是一个玩具宇宙，在结构上类似于观察到的宇宙，但是没有所有的物质和能量
他们发现光的各向异性会导致时间膨胀和宇宙膨胀的各向异性相对论效应
这些效应会抵消光速变化的可观察方面
换句话说，即使宇宙因光速不同而呈现各向异性，它仍会呈现同质性
所以简单的宇宙学似乎也不能证明爱因斯坦关于光速的假设
有时候，科学中最基本的观念是最难证明的
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