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?

2020-12-06 科學認識論

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。

要達到光速,那麼這個粒子得靜止質量必須為0,目前看來也只有光子可以達到這樣的要求。

其實大家還有一個誤解,總認為是愛因斯坦的相對論規定了光速是物質運動的極限速度。其實我在這裡要給愛因斯坦澄清一下。

早在愛因斯坦之前幾十年,麥克斯韋的電磁理論就預言了光速不變,之後還有麥可遜莫雷實驗驗證了光速不變。

也就是說,在狹義相對論之前,光速不變的問題已經是物理學上空的烏雲了。只不過那時候科學家還沒有人下定決心把光速不變作為公設而已。

在低速世界,也就是速度低於光速的10%(約為30000km/s)的時候屬於牛頓力學的管轄範圍,這時候物理學規律和中學課本學的沒有較大衝突。

如果速度在三萬公裡每秒以上,那麼物理學規律將更傾向遵守相對論。那麼飛船的運動速度越快,其質量就越大,維持加速的能量就越大,只能無限逼近光速,而不能達到光速。

如果兩個飛船反向而行,它們各自的速度為0.9c,那麼其中一個飛船的相對速度就是1.8c(1.8倍光速)嗎?

答案當然是不可能了,這種速度疊加原理是伽利略變換,如果速度在0.1c之上,那麼就應該改用洛倫茲變換。

其中時間變換為t=t0/(1-v/c)

所以這個時候一個飛船觀察另一個飛船,其發現它的時間就變慢了。而時間就是度量速度的一個重要物理量,時間的變慢就確保觀察者觀察到另一個飛船的速度就不會突破光速了。

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    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?
  • 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。
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  • 人類能否以接近光速飛行?
    另據英國《每日郵報》今年6月報導,美空軍透露,他們希望在2023年前研發出5倍多音速的高超音速飛機。這種飛機的速度高達6100公裡/小時,從倫敦到紐約不超過1小時。只不過,這種飛機設計為非載人式,但不載人並非因為人體無法承受如此快速的飛行,實際上,人類此前就已經以超過5倍多音速的速度飛行過。   那麼,人類的飛行速度是否存在某種極限呢?
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    洛倫茲變換的公式是v' = (v + u) / (1 + uv/c^2),其中c是光速,大約30萬公裡每秒,^2表示「平方」。當u和v跟光速相比很小時,uv/c^2接近於0,分母1 + uv/c^2接近於1,這時v'基本上就是v + u,意思就是當飛船的速度很低時,以飛船外作為參考系,所觀察到的你的速度就是你的跑步速度+飛船的飛行速度,這種情況叫伽利略變換。
  • 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。
  • 曲率引擎技術來實現十倍光速飛行
    在愛因斯坦的狹義相對論中,任何物體的運動速度都無法超越真空中的光速,按照質能公式Ek=Δmc^2,如果物體的速度不斷增加,在距離光速點越近,速度增加越慢,直到不再增加,增加的能量也全部轉化成了質量。而光速也成為了物體運動的速度的上限。
  • 光速是宇宙中最快的速度嗎?有四種速度比光速還要快
    後來,我們的科技更進一步,速度也再次獲得提升,終於走出了地球開始探索宇宙。而當我們走出地球看到浩瀚宇宙的時候,才知道人類自以為豪的速度在宇宙中連龜速也算不上。想要真正探索宇宙,需要一個超乎我們想像的速度,這個速度就是超光速。在人類期盼著未來有一天能夠實現超光速飛行,探索整個宇宙的時候。
  • 網友問:飛船達到光速時,時間真的靜止了嗎?
    在小說《三體》當中,程心和艾AA乘坐的星環號曲速飛船,飛往286.5光年外的DX3906恆星系統,飛船內只經過了52小時,其中光速飛行時飛船內的時間是停止的,而地球參考系的時間,卻經歷了280多年。這其實是大劉嚴格地考慮了相對論效應,因為相對論描述,一個高速飛行的物體,它的時間是會縮短的,時間膨脹公式如下:當飛船以光速飛行時,它的時間就完全停止了,無論外界過了多久,飛船內的時間都是一瞬間;當飛船速度遠小於光速時,時間膨脹效應將不明顯,相對論力學退化為牛頓力學。
  • 曲速引擎能讓飛船實現超光速飛行,讓人類實現自由探索宇宙
    可是天文望遠鏡就算再先進,看到的也只是一個模糊大概的觀測,想要真正實現探索宇宙,近距離去觀測那些天體或現象,宇宙飛船的速度必須要超越光速才有可能。可是根據愛因斯坦相對論,我們知道,物體的速度極限是光速,超越光速是不可能的,那是不是就表示宇宙飛船無法實現超光速飛行呢?
  • 宇宙飛船能否實現光速飛行?如若實現,或將進入另一個時空?
    但是,愛因斯坦的相對論告訴我們,世界上沒有一個物體能超過光速運動。那麼,我們又如何才能達到超光速呢?有一種設想製造一艘宇宙飛船,而它的飛行速度可以無限接近光速,因為人和宇宙飛船的速度相對為零,所以人的運動速度也可以無限接近光速。此時,要是人類在飛船上跑動,那麼人類的絕對速度不就超過光速了嗎?