兩束方向相反的光,相互的速度是二倍光速嗎?若不是,為什麼?

2021-02-08 宇宙新思維

以前回答過類似的問題,當時的回答是這兩束光相互的速度仍然是光速,並不是二倍光速。從原理上說,光相對於任何參考系的真空速度都是不變的,即使對於光的(光速)參考系也一樣。從相對論速度合成公式上也可以得出同樣結論:V=(ν+μ)/(1+νμ/c),把ν和μ都代入c,求得V=c。這是最常規的回答。今天我們換個角度再來更深入地回答一下。

首先,光不能做另一束光的參照物,不能做衡量任何物體運動的參考系。

光速是時空脫離的界限,對於光本身來說,是沒有時間和空間的,光經過1億光年的距離和經過1米的距離一樣,都不需要任何時間,也沒有任何空間的度量。因此光是沒有精準位置的,連相對位置也沒有。所以光不能做衡量任何物體運動的參考系,當然也就更不能做另一束光的參照物,也就是說我們不能以一束光做參照物來測量另一束光的速度,即使是相反方向傳播的兩束光。因為兩束光對於它們自己來說都沒有時空,也就沒有任何速度可言。別說是兩倍的光速,連一倍的光速也沒有。

其次,光的參照物是時空,任何常規的東西做不了光的參照物。

愛因斯坦相對論裡的光速不變原理說的是,光在真空中的傳播速度對於任何參考系是不變的。這個速度的大小為299792458米/秒。看到這裡有人就奇怪了:光速有具體大小呀,它有參照物,它的參照物是任何參考系,怎麼能說任何常規的東西做不了光的參照物?不要奇怪,參考系不是常規的東西,在相對論裡,它代表著時空。我們平時衡量一個物體的速度,以某個相對靜止的物體,比如說地球作參照物,實際上是以地球所處的時空為參照物。衡量光子的速度更是如此。

速度等於空間除以時間,任何物體的運動都是以時空為背景的,任何速度的大小都是時空的量度,光也不例外,它的速度再快也是在時空裡的運動,光速的不變也是時空相對性的綜合體現。因此唯有時空才能做光的參考系,普通常規東西作不了,光當然也做不了光的參照物,因為光不是時空。只不過光和時空有緊密的聯繫,相對於不同運動狀態的物體所處的時空,光速是不變的。這說明光和光速是時空的本質屬性。

總之,光雖然對於時空參考系來說有著不變的速度,但對於自身或者別的光是沒有速度的。兩束方向相反的光,對其中一束光而言,另一束光的速度不是兩倍光速,而是沒有速度的,因為光不能做參照物,包括不能做另外光的參照物。做光的參照物的唯有時空,光速相對於任何參考系(時空)都是不變的。

相關焦點

  • 兩束方向相反的光,對一束光而言,另一束光的速度是二倍光速嗎?
    按照伽利略變換,對於兩個相同方向運動的物體之一,其以同向物為參照物測量的速度就是它們各自相對於地面的速度之差。 如果以相反方向運動,那以相反物為參照就是速度之和。
  • 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。這意味著,在高速世界中我們以前掌握的理論不是很精確了。 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。
  • 如果兩束光以反方向運動,它們的相對速度是2倍光速嗎?
    試想一下,如果兩束光沿著相反的方向發射出去,它們背向而馳,那麼,會是兩倍光速嗎?這樣豈不是打破相對論了嗎? 當我們在談論速度時,需要選擇一個靜止參照系,參照系選擇不同,相對速度也會不同。舉個例子,一列火車以速度v相對於地面運動,那麼,坐在火車上的觀測者甲會認為火車相對於他的速度為0,地面上的觀測者乙會認為火車相對於他的速度為v。如果火車上還有一個觀測者丙以速度u朝著火車行駛方向前進,地面上的乙會認為丙相對於他的速度為v+u。
  • 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?
    人為觀察者以人為觀察者來說,其中一束光的光速是c,另外一束光也是c,在人看來它們的相對速度絕對是2c,即c+c。例如:一個光源發光,同時向四面八方釋放出光,在光源的同一直線上,同一距離相反方向放置兩個靈敏的感光設備,來測量的速度。
  • 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?
    這種處理得到的數值非常符合我們的認知,比如兩輛以100公裡/小時速度相向行駛的汽車,我們如果坐在其中一輛裡面,看到另外一臺的汽車速度會明顯高於100公裡/小時,原因就在於有一個速度的疊加問題,就也是經典物理學中的「伽利略變換」。那麼,兩束相向發射的光線,會不會出現這種速度的疊加呢?
  • 背道而馳的兩束光疊加在一起能夠超光速嗎?
    有人問兩束方向相反的光,對其中一束光而言,另一束光的速度是二倍光速嗎?若不是,為什麼?簡單的說,在狹義相對論中,光速是恆定不變的。這個恆定不變包含著幾重意思:第一,光速極限,不可超越。而且光速是恆定的,這個恆定有兩個含義:一是在任何參照系都是一樣的,也就是說,不管你在地球上看,還是在月亮上看,還是在火星上看,還是在太陽系以外甚至銀河系以外看,都是一樣的;二是光速不可疊加,這也就是說在前進的火車上往前面射出一束光,或每秒30千米公轉速度的地球上射出一束光,其速度與在地面上反公轉方向射出一束光速度是一樣的,不能疊加參照系速度
  • 若兩個相反方向光速飛行的物體,相對速度是否超過光速?
    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?
  • 兩束反向飛行的光,它們的相對速度是多少?兩倍光速?沒那麼簡單,很少人知道答案!
    例如:一個光源發光,同時向四面八方釋放出光,在光源的同一直線上,同一距離相反方向放置兩個靈敏的感光設備,來測量的速度。我們得到的結果肯定是兩個c,因為光速恆定不變,於是相對速度就是2c。(2011年,麻省理工創造了能夠捕捉光速的相機)有人可能會說2c不是超光速了嗎?非也,這只是簡單的數學上的算術相加,是兩束光相對於靜止的人的相對速度相加,並非兩束光的相對速度。
  • 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。
  • 以一束光為參照系,相對的另一束光的速度是二倍光速嗎?
    人類對光的認知是一個很緩慢的過程,隨著相對論的出現,光才逐漸被人類所認知。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。
  • 兩束方向相反的光,對其中一束光而言,另一束光是光速兩倍嗎?
    能找到的所有物理課本上,光速是一個常數,它不隨光源速度的改變而改變,無論怎樣改變光源的運動速度,即使兩速相對的光相向而行,它們之間的速度依然還是光速,是不是有些懵逼?無論如何,誰看到這樣的結果都是震驚的,下文我們不討論晦澀難懂的理論,先來舉兩個案例,來證明下光速到底會不會隨光源速度變化的!
  • 如果我們以光的速度去追光,能抓住一把光嗎?
    這是因為,光在不同介質中受到的阻力是不一樣的,因為物質阻擋並改變了光的傳播路徑,實際上這時光走的路徑已經不是直線了而是曲線了。物質的密度不同,所以微觀上密度越大的物質,光走過的路徑越曲折,路徑也變得越長,這時宏觀上測得的光的速度就變慢了。本質上光的速度還是不變的。然而,我們說的光速守恆主要並不是指光在任何介質中的速度都一樣。
  • 兩束光線向相反方向照射,他們的相對速度是2倍光速嗎?
    另一束雷射的光子遠離速度是否為600000km/s?光線是不能作為參考系的!光速不變原理是狹義相對論的基本假設之一,也是被科學界公認的。題主這麼問一定是受到了伽利略的相對性原理的啟發!其實在相對論發現的前夜,人們就曾懷疑過相對性原理的正確性。
  • 宇宙速度的極限在哪裡?光速是極限,為什麼不能突破光速極限?
    在如今的科學認知中,光速是目前已知最快的速度,宇宙內的速度上限也就是光速,任何東西在任何人的眼中都不會比光速快,人類不能超越光速?因為這會打破因果律。結果是由原因引起的,而不是反過來。
  • 兩個光速飛船以相反方向飛行,其速度是否超光速,達到2倍光速?
    兩個相反光速的飛船絕對不會超過光速的。首先大家搞錯了一個關鍵性問題,那就是飛船只能無限逼近光速,而不能達到光速,目前人類只發現光子這種物質可以達到光速,其他物質不可能達到光速,包括中微子在內,它只是速度更近接近光速。
  • 為什麼光速是宇宙最快速度?超光速會有什麼後果?
    光速不但非常快,而且還被認為是宇宙的速度上限。那麼,為什麼說光速是宇宙中最快的速度呢?這一切都要從光速不變原理說起。麥克斯韋發現了一個很特殊的光速公式:上述公式右側的兩個參數都是恆定的常數,這意味著光速也是恆定的大小。
  • 為什麼真空光速相對所有參考系速度不變?
    為什麼真空光速相對所有參考系速度不變?——因為真空光速不變是一個觀測事實。1728年9月,布拉德雷發現了光行差現象,即星的表觀位置在地球軌道速度方向上的位移。根據光行差角α=v/c(v是地球軌道速度),可以估算光速值,這項獨立觀測使科學家確認了羅默當年所觀測的木星衛星食的延遲就是光速有限的有力論據。
  • 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。
  • 兩束光對射為啥不會碰撞出激烈火花呢?原來光子的性格很孤傲
    光量子具有波粒二象性,這是不爭的事實。理論上光子作為粒子有相互撞擊的可能,但這種概率極小極小。光子不帶電荷,在真空中以直線勻速運動,每秒約30萬千米。光子只會與帶電荷的粒子相互結合,一般情況下,光子本身不會彼此互動和相互作用,這就是宇宙中存在的物理規律。
  • 量子糾纏的速度超過光速了嗎?答案顛覆認知
    但其實大家都誤解了,光速不可超越只是信息傳遞不可超過光速,而與之無關的現象超過光速則並沒有什麼問題,那麼為什麼不能超過光速,又有哪些超過光速的現象,不妨來盤點下!為什麼不能超過光速?核電站中的切倫科夫輻射1934年前蘇聯物理學家帕維爾·阿列克謝耶維奇·契倫科夫發現的一種輻射,其特徵是介質中運動速度超過光的一種電磁輻射,所謂的光速不可超越指的是真空中的光速,而介質中的速度(水中為0.75c)則小於真空光速,而核反應堆中的粒子在水中的速度可以超過光速,此時切倫科夫輻射就產生了!