當兩個物體以二分之一光速相向而行,相對速度為光速嗎?

2020-12-03 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

  • 兩個光速物體相向而行,相對速度是否超越了光速?
    首先,假使真的可以造出光速運行的器械,那麼你能看到什麼呢?如果兩個物體是是在同一條運行線路上,那麼你是看不見另一個物體的,因為物體運動速度和光傳播速度相一致,當你要看見的一瞬間,也代表著兩個物體相撞毀滅。當然以上所述並非考慮相對論,但僅僅考慮相對論就很簡單了。
  • 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。
  • 為什麼以光速相向飛行的兩物體的相對速度不是2C?相對論還適用?
    正因為相對論還適用,所以速度才不是2C。不過題目中的一些概念需要先釐清一下,比如說光速運動的物體實際上是不存在的,下面我們簡單分析一下。一,光速運動的物體是不存在的相對論告訴我們,任何靜質量不為0的物體的運動速度是達不到光速的。
  • 兩艘飛船接近光速相對飛行,它們的相對速度會超過光速麼?
    但是介於單個物體無法達到光速,有些人就打起了相對速度的主意:我單個物體無法超光速,那麼我接近光速總可以吧,比如達到光速的90%,也就是0.9c,那麼我如果讓兩個速度為0.9c物體相對運動,這樣他們的相對速度不就是有1.8c了麼?這不就是超光速了麼? 時光倒流不是夢!!!
  • 兩束方向相反的光,對其中一束而言,另一束的速度是二倍光速嗎?
    在日常生活中,我們經常會接觸到兩個物體之間的相對速度問題,比如兩輛汽車的相向而行、相背而行,跑步時候的追及問題,等等,在處理這些情形所涉及速度問題時,我們以其中一個運動的物體作為參照系,然後將兩個物體相向時的速度相加、同向時大速度減去小速度,這樣得出的數值作為兩個物體的相對速度。
  • 若兩個相反方向光速飛行的物體,相對速度是否超過光速?
    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。在1887年,物理學家麥可遜和莫雷兩個人,做了一個震驚物理學的實驗,稱為麥可遜-莫雷實驗:根據經典力學對光的解釋,光相對於一種名叫「以太」的東西恆速運動,以太參考系就是絕對參考系;地球本身存在自轉,還繞著太陽公轉,然後太陽又繞著銀河系旋轉。
  • 以一束光為參照系,相對的另一束光的速度是二倍光速嗎?
    在狹義相對論中,愛因斯坦提出宇宙中最快的速度就是光速,從理論上來說,沒有任何一種物體的運行速度可以與光速一致或者超過光速,因為當物體達到光速,那麼這個物體就會達到相對靜止的存在,簡單來說,達到光速運行的物體是相對靜止的。
  • 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。
  • 兩個物體以光速相對逃離,算不算得上是超光速運動呢?可算知道了
    兩個物體以光速相對逃離,算不算得上是超光速運動呢?可算知道了現如今隨著物理知識的普及,許多人都多多少少掌握了一點物理知識,最為基礎的「世界上最快的速度是光速」大家都知道,然而你們是否想過這樣一個問題,那就是兩個擁有光速的物體反向而行,是否有另一個超越光速的存在呢?
  • 兩束反向光,相對速度竟然不是光速+光速=2倍光速,也不是光速?
    一般來說看到光速問題,很多人會直接祭出愛因斯坦的《狹義相對》,然後用論中洛倫茲變換直接代入計算,看起來好像so easy,然而卻忽略了一個問題。洛倫茲變換或者說《狹義相對論》是由兩個公理推導而出的,除了光速不變,還有相對性原理。
  • 如果物體從足夠高的地方自由落體,它的速度會超過光速嗎?
    如果物體從足夠高的地方自由落體,它的速度會超過光速嗎?宇宙當中最快的速度是什麼?相信許多人都能夠給出答案——那就是真空中的光速。真空中的光速也是我們人類在三維的宇宙空間當中,目前為止能夠探測到的最快的速度,也是人類科學的一個瓶頸。
  • 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!
  • 如果自由落體的距離無限,物體的速度有可能達到光速嗎?
    也就是說,任何物體的自由落體速度的數值都等於G。根據物理學家的測量,在地球上G約等於9.8。說到這裡,相信已經有小夥伴想到了一個著名的實驗。沒錯,就是偉大的義大利物理學家伽利略在比薩斜塔上做的兩個鐵球實驗。在很久以前,牛頓還沒有出生,地球上還沒有人將宏觀世界的經典力學總結出來。當時著名的物理學家阿基米德認為,一個物體自由落體運動的速度與它的質量呈正比。
  • 相對論說有質量物體不能達到光速,宇宙膨脹超光速是否違反相對論
    相對論說的有質量物體不能達到光速指的是有質量的物體不能通過有限加速達到光速,這是根據光速不變原理建立的四維時空推理得到的。 愛因斯坦在提出狹義相對論時設定了一個公設——光速不變。根據光速不變可以建立了一個包含時間維度的四維時空,而在四維時空中,速度的極限就是光速!
  • 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。
  • 有質量物體不可能達到光速,但宇宙膨脹超過光速,是否自相矛盾?
    的確,有質量的物體是不可能達到光速的這個結論來自於愛因斯坦的相對論,其中的光速不變原理和相對性原理結合得出的質量效應公式從數學上也說明了這一點:其中m為物體的質量,m0為物體的靜質量,V為物體的運動速度,C為光速,從式中可以看出:當m0≠0,VC時,分母根式0,則m+∞。
  • 光速是最快的速度嗎?還有比光速更快的速度嗎?
    光速真的是極限速度? 我們常常聽到一個說法:光速是最快速度。但事實真的如此嗎? 其實並非如此,光速是最快速度是有條件的,而且有時它並不快,比如,契倫科夫輻射。在輕水中,光速還沒有帶電粒子的速度快。
  • 從多高的地方落下,物體的速度才會超過光速?
    狹義相對論告訴我們物體是不可能達到光速的,因為會有一個質增效應,接近光速時質量趨近無限大,因此無論怎麼加速都不能讓它再加快一點速度!但有網友提出了一個尖銳的問題,萬有引力定律告訴我們,天體的引力和它們的質量成正比,質增效應導致引力增加,物體靠近速度會更快,如果有一個足夠大引力和無限遠的自由落體距離,物體會超過光速嗎?
  • 兩束方向相反的光,相對於其中一束光另束光速度為兩倍光速嗎?
    兩束光相背而行,相對於其中的一束光,另外一束光的速度仍然為光速,而不是二倍光速。 這個結論跟我們根深蒂固的思想相違背,為什麼不是二倍光速哪?按照牛頓的經典物理學概念,二倍光速並沒有錯。我們印象中的速度合成公式是這樣的:w=u+v ,在小學、初中、高中甚至於日常生活中都是這樣過來的。但是自愛因斯坦提出狹義相對論後速度合成公式變了,如下的形式:當u和v速度非常小,遠小於光速的時候上邊圖片中的公式,就變成了w=u+v。但是當它們的速度接近於光速的時候,公式就不可以化繁為簡了,因為誤差會變大。