網(wǎng)絡(luò)上有很多關(guān)于超光速的問題,以各種方式試圖去超越光速,最常見的就是問題中這種依靠速度疊加的方式去超光速! 其實我們都明白速度無論如何疊加都是不可能超光速的,不然愛因斯坦的相對論早就被推翻了,速度疊加的方式計算相對速度,連小學生都知道,愛因斯坦當然不會不知道! 所以,任何形式的依靠速度疊加超越光速的假設(shè)都是不可能的,那么為什么總會有人提出這樣的問題?明明知道是不可能超光速的,為何還總是糾結(jié)呢? 其實糾結(jié)也很正常,畢竟我們學生時代,起碼高中學生時代之前,都是使用的速度疊加來計算相對速度,物理學屬于叫做“伽利略變換”,用數(shù)學公式表達出來就是V=V1+V2。 但伽利略變換只適用于低速世界的相對速度計算,而且伽利略變換的背后是一種絕對時空觀,也就是說我們所在的時空是絕對的。如何理解?舉個例子,你眼中的一千米與我眼中的一千米都是完全一樣的,不管處于各種運動狀態(tài)。同理,你眼里的一秒與我眼里的一秒也是一樣的! 絕對時空觀很符合我們對周圍世界的感知,我們幾乎時時刻刻被絕對時空觀統(tǒng)治著,比如說我們每天的時間幾點幾分對于每個人來說都是一樣的概念,再比如北京到上海距離800公里左右,每個人眼里都是800公里! 但這一切都是因為我們生活在比低速世界,如果你來到的亞光速世界,一切將大為不同,時間和空間的概念將變得非常模糊和不確定,每個人眼里的時間空間概念將會不一樣,而且差異很大! 這一切的原因是我們并不是生活在絕對時空里,我們所在的時空是相對的,但即使是相對的,由于我們的世界是低速世界,所以時間空間的相對性很難顯現(xiàn)出來! 不過如果速度夠快,時間空間的相對性就必須考慮進去,最明顯的例子就是汽車定位系統(tǒng)!即使天上的衛(wèi)星時間的相對性也很不明顯,但由于精確度要求很高,也必須要考慮時間的相對性! 而如果到了亞光速世界,就更需要考慮時間空間的相對性,也就是時間膨脹和尺縮效應(yīng),相對速度就必須用洛倫茲變換來計算,如下:w=(u+v)/(1+u·v/c^2)。 說白了,伽利略變換就是洛倫茲變換的特例,低速世界的特例近似值!當u和v都非常小時,w近似等于u+v。而如果u和v等于c光速,很容易計算出w等于光速,而不是兩倍光速。也就是說,即便兩個物體以光速反方向飛行,他們之間的相對速度也不是兩倍光速,仍舊是光速! 有些人之所以不理解,最主要的原因還是他們?nèi)耘f會不由自主地用牛頓的絕對時空觀來思考問題,或許他們不認為自己在用絕對時空觀思考,其實不經(jīng)意間已經(jīng)深深陷入到絕對時空觀不能自拔! 還有一個重要原因,參照系的選擇有誤,或者說參照系的來回變換把自己都弄暈了! 再次回到問題中。有人可能用這樣的方式質(zhì)疑:先不管兩個光速飛行的物體的相對速度是多少,如果這兩個物體一起反方向飛行一年,他們相距多遠呢? 這里的“一年”就涉及到參照系的選擇,如果說是我們?nèi)祟愌劾锏囊荒?,答案當然是兩光年,不會對于兩個物體來講,它們的距離不是兩光年,仍舊是一光年! 當然,所有以前都只是純理論假設(shè),因為物體不可能達到光速,所以最好假設(shè)非常接近光速比較好!當然這都不重要,重要的是我們明白絕對時空觀與相對時空觀的區(qū)別,以及相對時空觀中參照系的選擇不同結(jié)果也會不同就行了! 更簡單的,低速用伽利略變換,高速(亞光速)用洛倫茲變換!當然,從牛頓的絕對時空觀到愛因斯坦的相對時空觀經(jīng)歷了漫長時間,其中有很多故事,麥克斯韋方程組,洛倫茲變換,莫雷邁克爾遜實驗,以太的由來等等,如果你想了解愛因斯坦發(fā)現(xiàn)相對論前到底經(jīng)歷了什么,想了解速度為什么會影響時間和空間,不是一兩句話能說得清楚的,有興趣的可以關(guān)注微信公眾號:yzdaquan,回復(fù):狹義相對論,看過之后,你不會再有任何疑問! |
|
來自: kanglanlan > 《科普、科幻、冷知識》