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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?

     我是天選小丑 2019-03-17

    當然不是,如果那么容易就實現了超光速,那么光速不變原理還有和意義?

    相對于地面參考系,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,物理學家邁克爾遜和莫雷兩個人,做了一個震驚物理學的實驗,稱為邁克爾遜-莫雷實驗:

    根據經典力學對光的解釋,光相對于一種名叫“以太”的東西恒速運動,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,然后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,必定相對于地球參考系存在不同的速度,邁克爾遜-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,解釋了邁克爾遜-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;

    對于兩個相反方向,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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