根据相对论,物体运动速度不能超越光速,如果两个飞船向相反的方向以光速飞行,那相互的速度是否超光速了呢?

  • 小编 发布于 2019-11-23 22:38:00
  • 栏目:科技
  • 来源:艾伯史密斯
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答:当然不是,如果那么容易就实现了超光速,那么光速不变原理还有和意义?


相对于地面参考系,两个光速飞行的物体相反飞行,它们之间的速度还是光速,这是洛伦兹变换的直接推论。

在1887年,物理学家迈克尔逊和莫雷两个人,做了一个震惊物理学的实验,称为迈克尔逊-莫雷实验:

根据相对论,物体运动速度不能超越光速,如果两个飞船向相反的方向以光速飞行,那相互的速度是否超光速了呢?

根据经典力学对光的解释,光相对于一种名叫“以太”的东西恒速运动,以太参考系就是绝对参考系;地球本身存在自转,还绕着太阳公转,然后太阳又绕着银河系旋转。

按照这个思路,在地球上不同方向的光线,必定相对于地球参考系存在不同的速度,迈克尔逊-莫雷实验就是要精确测定不同方向的速度差,可实验结果却震惊了整个物理学。


因为该实验结果显示,无论在白天夜晚,还是春夏秋冬,向不同方向射出的光线,传播速度是完全一致的;该实验动摇了以太学说,光速不变的现象在很长一段时间内未得到合理解释。

根据相对论,物体运动速度不能超越光速,如果两个飞船向相反的方向以光速飞行,那相互的速度是否超光速了呢?

其中荷兰物理学家洛伦兹,在1904年提出了洛伦兹变换,试图解释光速不变现象,但是他的解释没有脱离经典力学,所以没有揭示光速不变的本质。


直到1905年,爱因斯坦提出狭义相对论,以光速不变为理论前提之一,解释了迈克尔逊-莫雷实验的结果,也彻底推翻了以太学说。

根据相对论,物体运动速度不能超越光速,如果两个飞船向相反的方向以光速飞行,那相互的速度是否超光速了呢?

狭义相对论的推论之一就是洛伦兹变换,洛伦兹变换描述的是不同参考系之间的速度叠加法则,与伽利略变换不同。


在伽利略变换中,两个0.6倍光速的物体相反运行,其相对速度就是0.6c+0.6c=1.2c;但是在洛伦兹变换中就变成了:

v=(0.6c+0.6c)/(1+0.6^2*c^2/c^2)≈0.88c;

根据相对论,物体运动速度不能超越光速,如果两个飞船向相反的方向以光速飞行,那相互的速度是否超光速了呢?

对于两个相反方向,以光速飞行的物体,其相对速度变成:

v=(c+c)/(1+c^2/c^2)=c;

还是光速!与光速不变原理是相容的,毕竟洛伦兹变换就是狭义相对论的推论之一,题设问题也就得到了回答。


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