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網(wǎng)友問(wèn):若兩個(gè)相反方向光速飛行的物體,相對(duì)速度是否超過(guò)光速?

 我是天選小丑 2019-03-17

當(dāng)然不是,如果那么容易就實(shí)現(xiàn)了超光速,那么光速不變?cè)磉€有和意義?

相對(duì)于地面參考系,兩個(gè)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(xué)家邁克爾遜和莫雷兩個(gè)人,做了一個(gè)震驚物理學(xué)的實(shí)驗(yàn),稱(chēng)為邁克爾遜-莫雷實(shí)驗(yàn):

根據(jù)經(jīng)典力學(xué)對(duì)光的解釋?zhuān)庀鄬?duì)于一種名叫“以太”的東西恒速運(yùn)動(dòng),以太參考系就是絕對(duì)參考系;地球本身存在自轉(zhuǎn),還繞著太陽(yáng)公轉(zhuǎn),然后太陽(yáng)又繞著銀河系旋轉(zhuǎn)。

按照這個(gè)思路,在地球上不同方向的光線,必定相對(duì)于地球參考系存在不同的速度,邁克爾遜-莫雷實(shí)驗(yàn)就是要精確測(cè)定不同方向的速度差,可實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻震驚了整個(gè)物理學(xué)。

因?yàn)樵搶?shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,無(wú)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(shí)驗(yàn)動(dòng)搖了以太學(xué)說(shuō),光速不變的現(xiàn)象在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)未得到合理解釋。

其中荷蘭物理學(xué)家洛倫茲,在1904年提出了洛倫茲變換,試圖解釋光速不變現(xiàn)象,但是他的解釋沒(méi)有脫離經(jīng)典力學(xué),所以沒(méi)有揭示光速不變的本質(zhì)。

直到1905年,愛(ài)因斯坦提出狹義相對(duì)論,以光速不變?yōu)槔碚撉疤嶂?,解釋了邁克爾遜-莫雷實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,也徹底推翻了以太學(xué)說(shuō)。

狹義相對(duì)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(gè)0.6倍光速的物體相反運(yùn)行,其相對(duì)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(duì)于兩個(gè)相反方向,以光速飛行的物體,其相對(duì)速度變成:

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

還是光速!與光速不變?cè)硎窍嗳莸模吘孤鍌惼澴儞Q就是狹義相對(duì)論的推論之一,題設(shè)問(wèn)題也就得到了回答。

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