若兩個相反方向光速飛行的物體,相對速度是否超過光速?

2021-02-08 浩瀚宇宙

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。

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。

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。

其中荷蘭物理學家洛倫茲,在1904年提出了洛倫茲變換,試圖解釋光速不變現象,但是他的解釋沒有脫離經典力學,所以沒有揭示光速不變的本質。

直到1905年,愛因斯坦提出狹義相對論,以光速不變為理論前提之一,解釋了麥可遜-莫雷實驗的結果,也徹底推翻了以太學說。

狹義相對論的推論之一就是洛倫茲變換,洛倫茲變換描述的是不同參考系之間的速度疊加法則,與伽利略變換不同。

在伽利略變換中,兩個0.6倍光速的物體相反運行,其相對速度就是0.6c+0.6c=1.2c;但是在洛倫茲變換中就變成了:

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

對於兩個相反方向,以光速飛行的物體,其相對速度變成:

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

還是光速!與光速不變原理是相容的,畢竟洛倫茲變換就是狹義相對論的推論之一,題設問題也就得到了回答。

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  • 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。
  • 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。
  • 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。
  • 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!
  • 當兩個物體以二分之一光速相向而行,相對速度為光速嗎?
    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。
  • 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?
    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。
  • 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?
  • 速度超過光速就能回到過去是否正確?
    速度超過光速就能回到過去是否正確?首先可以肯定的是,以目前人類的科學水平還遠遠做不到將有靜止質量的物體加速的光速或者超光速,即便是現在位於歐洲侏羅山脈底下的大型強子對撞機也只能將2束高能粒子加速到接近光速,這可是匯聚了來自全球約80個國家近7000人的龐大團隊的心血啊!
  • 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。
  • 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?
    在日常的低速運動範圍,我們常用牛頓力學來進行計算,因為牛頓力學是狹義相對論在低速領域的近似理論,且計算上比相對論簡單,對於遠遠低於光速的情況,牛頓力學的精確度足夠了。對於速度的合成直接用牛頓力學框架下的伽利略變換即可,比如說對於在一條直線上互為反向運動的兩個物體的相對速度就是V=V1+V2。其中V為兩物體的相對速度(為了簡化,這裡的速度都指速率),V1和V2分別為兩物體相對於地面的速度。
  • 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?
    如果我們處在世界就是在地球這樣的弱引力場中,周圍至少99%物體的運動速度都沒有超過3萬公裡每小時,常接觸到的物體也是毫米級別。那麼牛頓力學就十分適合這些場景。 一旦速度超過3萬公裡每小時,牛頓力學就開始失效。這時候我們就要拋棄牛頓力學的經典思維。 這種最常見的定勢思維就是速度疊加原理。
  • 轉動光源是否能讓光斑移動速度超過光速?真的存在超光速嗎?
    比如有黑白兩個球,開始都位於位於某點A,然後以相同速度朝著相反方向運動,運動t時間後被距離A點相同距離的BC兩個人接收到,B在拿到某個球的瞬間肯定就能判斷出來C拿到的是另外一個顏色的球,但是這又能怎麼樣呢?物質和能量還是按照小球的速度在傳遞,肯定超過不了光速,至於信息麼,這種方法不能達到B向C「主動」發送信息的目的。
  • 為什麼沒有任何飛行器的速度能夠超過光速?
    的確,宇宙中光速最快,這已被多次科學實驗所驗證,從麥克斯韋聯立方程組也得出光速是常數的結論。光在真空中的速度是最快的,且在任何慣性參考系中的速度是不變的,跟光源是否運動、觀察者是否運動無關。愛因斯坦把這個結論上升為一個原理――光速不變原理,創立了相對論,這個原理是相對論的基石。
  • 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。
  • 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。
  • 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?
    也就是說,如果物體速度達到光速,其質量會變為無窮大,如果宇宙是有限的,那麼全宇宙的能量都用來推動這個物體也不夠,因而靜質量不為0的物體是不可能達到光速的。那麼靜質量為0的物體可不可以達到光速,甚至超過光速?答案是肯定的,比如說光子靜質量為0,它的速度就可以達到光速。
  • 為何在「相對論」中,物體的運動速度,無法超過光速?
    何在「相對論」中,物體的運動速度,無法超過光速?要說愛因斯坦提出的「相對論」,那可以說是20世紀物理學界最偉大的發現了(沒有之一)。相對論的提出,完全改變了人們在「經典物理學」中,對時間空間,對世間萬物的認知。
  • 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。