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在物理学上不会有超光速,但如果两个物体以光速向相反的方向跑相对来说是不是超光速?

十万个为什么 空空 2024-3-20 04:27:06 7次浏览

关于问题在物理学上不会有超光速,但如果两个物体以光速向相反的方向跑相对来说是不是超光速?一共有 4 位热心网友为你解答:

【1】、来自网友【坦荡极客寒冰】的最佳回答:

这是将经典力学和相对论混为一谈。速度可叠加光速不可以,也不可用向量法处理,光速是标量你懂。

【2】、来自网友【科技袁人袁岚峰】的最佳回答:

如果这么容易就让你难住,“物体运动不超光速”就不会成为如此著名的一条原理了。对你的问题直截了当的回答是:

如果两个物体以光速 c 向相反的方向运动,那么它们彼此之间的速度不是 2c,而仍然是 c!

为什么会这样?因为你是根据直觉认为它们的相对速度应该是 2c 的,而这个直觉只适用于低速运动,在速度跟光速可以相比时这个直觉就会失效。

用科学术语来说,你的直觉叫做“

伽利略变换

”。也就是说,在伽利略的时代(17 世纪),人们就知道了,如果一个物体在一个参照系中的速度是 v,这个参照系相对于另一个参照系的速度是 u,那么物体在新的参照系中的速度是 v‘ = u + v。比如说你在一列火车里跑步,火车相对于地面以 50 米每秒的速度运动,你相对于火车以 5 米每秒的速度运动,那么你相对于地面的速度就是 55 米每秒。

后来,人们发现光的传播是需要时间的,而不是瞬间到达,也就是说光速是一个有限的速度,不是无限大。那么问题就来了,地球在宇宙中运动,地球上不同方向的光(例如经线方向和纬线方向)是不是应该具有不同的速度呢?

1887 年,真的有人做了这样的实验,叫做

迈克尔孙-莫雷实验

。他们原本以为能够测出这个差值,没想到结果却是:完全没有差值!

这个实验震惊了整个物理学界,狭义相对论就是以之为基础的。现在人们把光速不变作为了一条基本原理,速度变换遵循的不再是伽利略变换,而是

洛伦兹变换

v‘ = (u + v) / (1 + uv/c^2)。

洛伦兹

仔细看洛伦兹变换的公式,你就会明白:如果 u 和 v 都远小于 c(日常的低速运动),那么它就近似等于伽利略变换。而

如果 u 和 v 中有一个等于 c,那么 v‘就等于 c

。所以,即使 u 和 v 都等于 c,v‘也仍然是 c!

正是洛伦兹变换,保证了“光速不变”是一条基本原理。现在,你可以理解这条原理有多么震撼了吧?

【3】、来自网友【宇宙探索】的最佳回答:

先简单感慨一下:如果这么容易就能推翻爱因斯坦相对论里的光速限制原理,爱因斯坦真的白活了!爱因斯坦连这么简单的算数题都不会(光速+光速=2 倍光速,也就是 1+1=2),简直“笨”死了!

开个玩笑!但一个玩笑就已经给出了的问题的答案:不是超光速!

一切的一切都是因为我们生活在经典物理世界里,造成了我们对周围事物认知的局限性,特别是思维的局限性!

相对速度我们都知道,举个例子,甲乙丙三人,甲和丙相对乙分别以 5 米的速度向相反方向奔跑,那么甲和丙看对方的速度就是 10 米每秒!

但这只适用于我们熟悉的低速世界里,甚至较真的话,甲和丙看到对方的速度真的不是 10 米每秒,只不过差异实在微乎其微,可以忽略不计!

这都是因为相对论中的“光速不变原理”(解释过很多遍了),再简单强调下,你手拿手电筒以 5 米/秒的速度奔跑,静止的我看到手电筒发出的光的速度并不是光速+5 米/秒,而仍旧是光速!

由于“光速不变”的存在,我们平时熟悉的“伽利略转换”模式(上面甲乙丙的例子)在高速下不再适用,必须用到“洛伦兹转换”,其中光速成了一个重要的要素!

不理解?只需要把“伽利略转换”看做“洛伦兹转换”的一个特殊情况就可以了!

或许你还是有点懵,那就再来个通俗的例子吧!

还是甲乙丙三人,按照提问者的要求举例子。甲和丙相对乙以光速向相反的方向飞行,那么甲看到丙飞行的速度是光速的两倍吗?

说了这么多,你可能知道不是光速的两倍,但不知道为什么不是。

相对论告诉我们,速度会影响时间的,甲看丙的飞行速度怎么计算呢?很简单,也是距离除以时间。假设甲和丙都飞行了一年,飞行距离都为 1 光年,两人相距就是 2 光年。

但问题就在这,甲和丙看到对方的时间流逝在变慢,也就是说两人的相对时间变长了,最终两人的相对速度还是光速。(不要以你的眼光看待甲和丙,因为不管甲和丙的相对速度是多少,与你一毛钱关系也没有,相对速度是他们两人之间的关系)

附:洛伦兹转换公式:v‘ = (u + v) / (1 + uv/c^2)。

公式中可以看出,u 和 v 只要有一个等于 c,得到的最终速度 v‘都等于光速 c!再次强调,不要用我们经典物理世界的固定思维模式去思考这个问题!!!!

【4】、来自网友【顽石补天】的最佳回答:

光不是物质。光是能,不是光能!是能。

但似乎也不对。那是因为光又有波粒二象性。似乎有光粒子存在。但是,又没有光粒子撞击的痕迹。那到底有没有光粒子存在?不知道!爱因斯坦其实也不知道。他的一切理论都无法用逻辑思维解释光的存在。或许这个就是科学瓶颈。可以预言,一旦我们认识了光(能),或许我们就能突破宇宙之谜。

因此,现在这个问题没有答案。或者换一种说法——没有正确的答案。

以上就是关于问题【在物理学上不会有超光速,但如果两个物体以光速向相反的方向跑相对来说是不是超光速?】的全部回答,希望能对大家有所帮助,内容收集于网络仅供参考,如要实行请慎重,任何后果与本站无关!

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