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如果未来人造出了光速飞船,那么在飞船上向前扔出一个苹果,那个苹果超越光速了吗?
光速,飞船,相对论如果未来人造出了光速飞船,那么在飞船上向前扔出一个苹果,那个苹果超越光速了吗?
发布时间:2019-02-08加入收藏来源:互联网点击:
现在网络上有很多这样的比喻,认为可以推翻相对论。比较典型的就是:两束光对射,岂不是光速的两倍?在汽车上射出的光,就因该在光速上加上汽车速度,也超过了光速;太空船上射出的光要加上太空船的速度,比光速就更快了;这个题目竟发明了光速飞船,还奇葩的在飞船上向前扔一个苹果,那个苹果就比光速快了。
这是这些设想里最没有想象力的差想了,不要说在光速飞船上,就是在高速行进的高铁上,你往前扔出的苹果不砸到你的脸才怪呢。
当然我这样说并不是否认低速状态下,速度不能叠加,但在高速状态下速度是不能叠加的,这是相对论的基本精神。
速度能够叠加是牛顿经典力学在低速状态下的近似值,因为时间和空间的相对论效应,在高速状态下如果还用绝对时空观的理论来套的话,就会出现较大的偏差。而相对论就是修正了这种偏差。
相对论认为光速是一个常数,就是在真空中传播速度为299792458m/s,这种速度无论在什么惯性参照系中观测都是恒定的,是绝对的,不是相对的,即使两束光速叠加也还是等于光速,不会等于光速的2倍。
计算低速状态下的速度可以叠加,适用于古典力学中的伽利略变换,表示为:C+C=2C;
由于高速状态下的相对论效应,如果再用伽利略变换就是错误的,而适用于洛伦兹变换,表示为:u=(u'+v)/[1+u'(v/c^2)]
说明:u’是物体1相对于参考系(就是观查者)的速度;v是物体2的速度(同上)那么u就是物体1相对于2的速度。
如果真的可以叠加,根本不需要做这种光速飞船的思维实验,在现实中光速叠加的现象比比皆是。
如距离我们250万光年的仙女座星系正在向我们高速奔来,时速达到百万公里以上,那我们看到的光不就是在光速上叠加秒速数百公里了吗,比你扔一个烂苹果要快多少?
如果能够叠加,那所有天体我们将无法测算,因为所有的天体都在运动。地球每秒公转线速度30公里,太阳每秒公转线速度250公里,银河系也在围绕着室女座超星系团核心运行,速度又比太阳公转线速度大多了,光速怎么测算?
光速不能超越,也不能叠加,但速度可以使光波受到压缩或者拉伸,表现出来的就是光谱红移或者蓝移。
如果光源高速向我们靠拢,我们就可以看到光谱超蓝色方向移动;反之,我们就可以看到光谱向红方移动。这就是蓝移或红移,根据蓝衣或红移量,科学家们就可以测算出这个天体离开或靠近我们的速度。
比如仙女座星系的光谱肯定就是蓝移,我们知道它正在向我们移动,并且时速达到百万公里。但它发出的光还是每秒30万公理。
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回答于 2019-09-11 08:43:50
先看一下上面的公式,并不难,它就是洛伦兹变换的数学公式,简单说,u和v是两个物体的速度,w是两物体的相对速度,c就是光速。洛伦兹变换是用来描述亚光速世界下的相对速度!
而在我们生活的低速世界,用不到如此精确的洛伦兹变换,只需要用伽利略变换就可以了,什么是伽利略变换?上过小学的都知道,就是上面公式的简化:w=u+v!
说白了,伽利略变换就是洛伦兹变换的特例,在低速世界的近似值!当速度达到亚光速,伽利略变换的误差就会非常大,不再适用!
而从洛伦兹变换的公式中可以清楚地看出,无论u和v怎么变化,最终的w都不可能超越光速,只能无限接近光速!所以问题中的苹果无论如何不能超越光速,所谓的超越只是我们用牛顿的绝对时空观思考问题的结果,殊不知我们所在的时空并不是绝对的,而是相对的!
速度和引力都会影响周围时空,光速不可超越,即使是相对速度也是如此,这也说明了时间和空间在变,所以会影响速度,因说明了,时间,空间,速度(还有引力)都是相互关联的,并不像我们低速世界感受的那样时间是绝对的,只是这种相对性太不明显了,完全可以忽略不计!
回答于 2019-09-11 08:43:50
提问者的脑洞是不小,总比被禁锢者强一点。如果设想的场景都能实现,那个苹果当然就超光速了。
回答于 2019-09-11 08:43:50
当达到光速后,苹果是扔不出去的,因为空间已经扭曲了 所有东西扔不出去前面这段话纯属个人娱乐编写哈^O^。超越光速的物质是有的,叫中子
回答于 2019-09-11 08:43:50
由于狭义相对论的前提是真空光速不变,并且据此推论出真空中(以下所有讨论均为真空条件下)光速是物体运动的极限速度,所以总有人提出各种奇葩方法来企图超光速,也有企图找狭义相对论BUG的,比如这个问题。
然而狭义相对论早就对此给出明确的答案了,只是有些人没看明白。
按照狭义相对论,有质量物体不能通过加速达到光速,任何物质粒子它要么一本来就光速,要么永远达不到光速,后来又提出第三种可能,就是一开始就高于光速,但永远不可能降低到光速。
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