光速為什麼是固定的?-科學人雜誌
形上集

光速為什麼是固定的?

2016-06-01 高涌泉
物理教育也要重視先現象後定律的進路。
過去約10年間,因緣際會下,我參與了高中物理課綱的修訂,也因而在不久前,受邀參加一場為高中老師舉辦的高中自然科課綱研習活動。會後兩位物理老師上前問我:光速為什麼是固定的?這是狹義相對論的基本問題,大學一、二年級的基礎物理課程一定會談到,兩位老師應該相當熟悉。然而他們還是問我,顯然他們對大學或高中課本提供的答案仍感到困惑(狹義相對論並非高中教材,僅列於高中三年級課本附錄,供學生參考),要不然就是有學生向他們提問,但他們覺得無法以大家都感到滿意的方式回應。我很高興兩位老師來找我,因為這給了我機會向他們說明物理知識的起源與彼此的關係。以下是我的說明。首先,對於光速何以是不變的問題,亦即光速為何在每個慣性座標系中都一樣,等於每秒29.979萬公里,一種答案是:沒有人知道,因為這是實驗的結果,也就是大自然就是這個樣子,就好比空間有三個維度,我們只能接受它。物理學所能做的,就是以光速恆定為出發點去說明其他現象。但是這樣的答案不能滿足所有人,因為光速固定這件事很奇特,和我們對於速度這個概念的認知不相容。大家從小就知道速度都是相對的,例如,陳偉殷如果在時速150公里的高鐵車廂內投出時速150公里的快速...

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# 關鍵字:名家專欄物理形上集
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