光速为什么变慢？

Question

如题所述

Answer 1

时钟变慢直接导致相对论性的多普勒效应（多普勒频移）。当光源同观察者之间有相对运动时，观察者测到的光波频率将同光源静止时的光频有差别，这种差别称为多普勒频移。经典理论也预言了多普勒频移，但狭义相对论的预言同经典理论的预言不同。两种预言之间的差别是由运动时钟的速率不同于静止时钟的速率造成的，也就是时钟变慢效应造成的。
光线的频率和传播的方向在洛伦兹变换下分别按如下公式变换：
ν'=(1－v·cosθ/c)(1－v2/c2)1/2 cosθ'=(cosθ－v/c)(1－v·cosθ/c)
式中ν和ν'分别为在K系和K'系中测得的光波频率，θ和θ'为光线的传播方向分别与x轴和x'轴的正方向之间的夹角。当θ=90°（即垂直于光线方向）时，
ν'=v/(1－v2/c2)1/2
这就是横向多普勒效应（牛顿经典物理学没有这种效应）。横向（或二阶）多普勒效应实际上来自时间膨胀效应，它们已被很多实验直接证实。