當兩個物體以二分之一光速相向而行,相對速度為光速嗎?

2021-01-15 科學黑洞

說到速度就需要提到參考系,沒有絕對的速度,但是可以通過w=u+v這樣的相對速度公式去計算,這樣的公式即使到現在也依然適用,但是有一個前提條件,那就是低速世界,這樣誤差才可以忽略不計,但進入到高速世界這樣的公式就不適應了。我們需要用洛倫茲變換對速度合成公式進行修正如下。

實際上愛因斯坦提出相對論後對經典物理學的大多數公式都進行了修正,在低速世界也就是我們的日常生活中牛頓理論全部都是適用的。但是當我們進入高速世界,大多數的公式都不能拿過來就用,誤差大到不可忽略的程度。

如果通過這個公式進行計算,當兩個物體相對以二分之一光速進行運動,u=v=1/2c,最終計算的結果是w=0.8c。同樣的道理如果有兩艘飛船相向以0.9c進行運動,那麼最終計算的結果如此:

所以說通過這個公式進行計算,無論速度的多大最終合成的速度是無限接近於光速,但是永遠都達不到光速。除非這相對運動的是兩個光子,那麼最終的相對速度依然為光速。而其他物體因為有靜止質量,是無法達到光速的。

愛因斯坦在光速不變的前提下提出相對論,認為信息的傳遞速度不可以超過光速,有靜止質量的物體達不到光速,從愛因斯坦提出這個理論開始就有很多的人在試圖找出超光速的例子,但目前為止都沒有成功。可以超光速的只有宇宙的膨脹速度,但是宇宙膨脹的是空間。除此之外量子糾纏的速度也是超光速的,但是並不能傳遞信息。

相關焦點

  • 以接近光速相向或背向而行的兩物體為什麼相對速度不是兩倍光速?
    這兩個世界觀中,牛頓的機械世界觀是很符合我們的直覺的,所以,我們也會毫無察覺地就開始使用。為什麼這麼說呢?其實,我們要搞清楚一點,那就是我們是生活在宏觀低速的世界裡。而牛頓的理論其實就是在描述人肉眼觀測和低倍望遠鏡觀察到的世界。那種速度超級快,引力超級大的世界,在牛頓的年代,人類還沒有能力去觀測到。
  • 網友問:若兩個相反方向光速飛行的物體,相對速度是否超過光速?
    當然不是,如果那麼容易就實現了超光速,那麼光速不變原理還有和意義?相對於地面參考系,兩個光速飛行的物體相反飛行,它們之間的速度還是光速,這是洛倫茲變換的直接推論。按照這個思路,在地球上不同方向的光線,必定相對於地球參考系存在不同的速度,麥可遜-莫雷實驗就是要精確測定不同方向的速度差,可實驗結果卻震驚了整個物理學。因為該實驗結果顯示,無論在白天夜晚,還是春夏秋冬,向不同方向射出的光線,傳播速度是完全一致的;該實驗動搖了以太學說,光速不變的現象在很長一段時間內未得到合理解釋。
  • 兩艘0.6倍光速的飛船,相對飛行,它們相對速度能否超越光速?
    有質量的物體隨著運動速度的增加,慣性質量會隨之提升,而慣性質量就等效於引力質量,質量增大了,繼續加速所需要的能量也就隨之增大,而隨著速度接近於光速,物體的質量會趨近於無窮大,而繼續加速所需要的能量也就趨近於無窮大。在宇宙間無法獲得無窮大的能量,所以自然也就不可能把一個具有靜止質量的物體加速到光速。
  • 一半光速運動的飛船從A發出一束光,這束光相對飛船速度是多少?相對...
    先說答案:即使以二分之一光速飛行的飛船向前進方向發出的光,這束光相對於飛船的速度仍然是光速。這個結論用經典物理的思維――伽利略相對性原理的速度合成法則也能得出。題目說飛船B在A點向飛船前進方向發出光束,問那光束相對於A點是多少速度?在前方光走1.5秒距離處有一Z點,那在A點的觀察者肯定是3秒後看到Z點反射回來的光,那二分之一光速運動的飛船在幾秒鐘看到Z點反射的光?下面我們逐一回答一下。
  • 兩艘飛船相反的方向以光速飛行,那相對速度是否超光速了呢?
    相對運動下的光速運動謎團是最能迷惑人的,很多朋友認為超光速很簡單,根據相對運動,兩輛相向而行的汽車上射出的手電光線就已經超光速啦!當然這從相對運動的角度上來理解是滿分,但這對象是光,光速不會因參考系改變而改變!因此這題被判為零分!
  • 為什麼引力速度必須等於光速?
    所以這樣的宇宙觀,並沒有限制物體在空間中的傳播速度。光可以以無限的速度傳播,引力也可以,任何信息都可以。並且在牛頓的引力方程中,引力只跟兩個作用物體的質量、引力常數、以及它兩之間距離的平方有關係,這樣的引力必須是無限的速度。
  • 最快的速度是「光速」,超越光速會發生什麼?
    我們首先來簡單了解一下「光速」是什麼?光速是指光波或電磁波在真空或介質中的傳播速度。真空中的光速是目前所發現的自然界物體運動的最大速度。那麼人類如果以超光速的速度飛行,會發生什麼呢?首先我們知道任何東西都有光波或者電磁波,比如一支鉛筆和太陽,都是通過光速傳播到我們的眼睛裡,而地球的光也正在傳播到各個地方,無限制的傳播,假設人類可以超越光速就可以穿越到很遠很遠,然而就可以看到地球古代發生的事情,因為地球古代的傳播通過光速還沒有傳播到我們那個地方,我們的速度是超光速,所以比光速率先到達!
  • 在知乎回答:開著手電筒跑步能否使光傳播速度超過真空光速?
    另一方面,相信除了一些中毒頗深的人,都仍然記得「速度是一個相對的概念,相對於不同的參考系,速度值不同」,也就是說,「要講速度,必須要明確參考系,不然沒有意義」。那麼,在這個問題裡面,光傳播速度究竟是什麼意思?請先保留這個問題,但是請帶著這個疑問繼續讀下文。然後,到「真空光速」。我們知道有一個說法,「光在真空中的傳播速度恆定為C」。
  • 光速真是世界上最快的速度嗎?怎麼這些速度都超過光速呢?
    人類堅定不移的相信這個世界上速度最快的物質就是光速了,因為有無數的科學家都這麼說,並給出了理論的公式,既然比我們這些普通人聰明的人都這樣認為了,那光速肯定就是最快的了,其實這種想法從某方面來看是錯誤的!
  • 愛因斯坦說光速最快,若有人在光速飛船中跑步,他是否超越了光速
    筆者-小文光速是宇宙中的最快速度,為每秒30萬千米,而光速也是被認為是最為渴望達到的速度,因為一旦達到光速,人類不僅可以縮短飛行所用的時間,而且還有機會星際旅行。而根據愛因斯坦提出的相對論,一個物體一旦達到光速,它的時間就會變慢,就外界看來,這樣物體的時間就如同靜止了一般,這就意味著人類有可能實現穿越,回到過去或者未來。雖然,人類距離光速飛行還有很長遠的一段路要走,但科學家發現,除了光速本身以外,還有一種名為時空曲率引擎的物質將在未來取代光速。
  • 若地球運行速度達到光速,人類會被甩出去嗎?
    你一定聽說過這麼一個說法:只要你能夠跑得比光速還快,那麼你就可以在時空隧道中隨意穿梭,回到過去或者去到未來。因為在愛因斯坦提出的相對論中,一切靜態質量不為零的物體最快也只能無限接近於光速,永遠無法達到光速。換句話說,無論人類進化得多麼高級,科技水平發展得如何先進,世間萬物也無法突破光速的限制。
  • 宇宙最快星系,遠離速度達2.3倍光速,為什麼它沒有違背相對論?
    根據相對論,物體的速度並不是無限提升,而是有一個限制,那就是光速。不管物體的速度有多快,它最多只能無限接近光速,在很多人看來,超光速現象是不存在的,那事實真的如此嗎?當然不是。事實上,在浩瀚的宇宙中就存在超光速現象,比如宇宙的膨脹,要知道宇宙大爆炸到現在是138億年,而目前人類可觀測宇宙範圍達930億光年。
  • 為什麼一個物體接近光速時,時間會變慢?
    讓我們先退一步,回顧一個事實:根據狹義相對論的假設,一個物體接近光速(或者任何速度)的時候,時間都不會變慢。一種專門設計用來量化時間的儀器在運動或相對於觀測者運動時(速度接近光速),時鐘會走得更慢(稍後會詳細介紹)。愛因斯坦所描述的鐘的類型是一個特定的性質和設計的一個「光子鍾」。在光子鍾內,光在鏡子之間反射。
  • 光速已是最快速度,但如果兩光子背向運動,相對速度會是多少?
    但是我假設你考慮的是光子速度僅僅是加上去的(因此你提到的是2c結果)。因此,假設我們所說的物體以0.75c的速度朝相反的方向運動(比如說左和右,或者分別以-0.75c和+0.75c的速度,相對於觀察者的x軸)。使用與你相同的推理,這意味著速度為1.5c(但是,再一次,相對於什麼?)。
  • 100級的減速齒輪組造出來了,超光速來了嗎?
    轉動一根很長很長的棍子去實現超光速,這是很多人曾經想過的。因為人推動棍子或者轉動棍子,是通過機械波將轉動信號從棍子的這一端傳到另一端,機械波的傳播速度等於聲音在這種介質中的速度。棍子的這一端擰成花卷了,另一端離收到轉動信號還早著呢。
  • 假如飛船速度是百分之99.99光速,去100光年外的星球,幾年能到?
    楊春華統一場論使牛頓力學適應了光速,適用於微觀世界,適用於宇宙深空。楊春華先生使得牛頓力學成為萬能的物理理論。難道牛頓力學沒有數學支撐嗎?牛頓先生專門為牛頓力學發明了微積分。有人說飛船時間變慢了。我不認為。首先確定什麼是光年?對,就是光走一年的距離就叫光年。去100光年的地方,光當然要走100年才能到。
  • 宇宙中最快的是光速?這三樣東西,每一個都是超越光速的存在!
    你可能會不假思索地回答:光速。不可否認,光的速度的確很快,達到了每秒三十萬千米,相當於時速10億公裡,但是我要告訴你,你的答案是錯的。宇宙之大,無奇不有,宇宙中有太多神秘甚至可怕的東西存在,以我們如今的科學技術,我們所掌握的宇宙知識只能算是冰山一角,但是就在這冰山一角中,我們就發現了至少三樣東西的速度遠超光速!第一:宇宙膨脹速度。宇宙有多大?
  • 如果我們能以光速飛行,是否意味著時間就停止了?
    引言:我們很多人都聽說過,許多的科幻作品也同樣提到過,就是我們如果可以跑得比光速還快,那麼我們不僅可以暫停時間,甚至可以穿越時空,回到過去。這種說法是真的嗎?如果是真的,那麼這種現象的原因又是什麼呢?愛因斯坦告訴你答案。隨著人類社會的不斷發展,速度一直是一個衡量科技發展的指標。
  • 牛頓的棺材板真壓不住了,光速到底有多慢?
    我們知道光速大約是每秒30萬公裡,這個數據居然還有人不滿意,嫌慢? 光速指的是光波或者電磁波在真空或介質中的傳播速度,是已知的最快速度,人類最先進的太空飛行器速度跟它相比也是灑灑水!
  • 在光速飛船中還能夠與地面觀測者通無線電話嗎?
    但你與「某人」有多遠以及你突然以光速運行是朝那個方向走似乎值得分析一番。你與某人通話我只能理解為現在的電話。現在的電話用的是電波,不管是無線電還是有線電,不管是微波還是長波中波,都是光波的一種形式,其傳播速度都是光速。你突然以光速離開,離開的速度也是光速。