光速无法被超越,但是同一光源向相反方向发出的两束光彼此的相对速度是不是两倍光速?
▍❂光速无法被超越,但是同一光源向相反方向发出的两束光彼此的相对速度是不是两倍光速?
这是一个经典的“理解误区”。
你向左右边各发射一个光子(或者近光速飞船),二者的相对速度多少?
不要忘记,我们讨论一切一切速度都需要参考系!那么假如就以你自己作为参考系,左右两个光子的相对速度就可以说是2倍光速!没有问题,但也没有多少意义,因为此时两边没有任何物质/信息传递,并不违背狭义相对论。
真正有意义的是以其中某个光子(比如左向飞船)为参考系,观察另一个。此时就涉及到了参考系变换:你的坐标系映射到左飞船的坐标系,此时速度叠加因涉及两个参考系而将运用洛伦兹变换(或闵可夫斯基空间映射),此时尽管你相对于左飞船为光速,右飞船相对你也是光速,二者(洛伦兹)叠加后,右飞船相对于左飞船依然只有光速。
请务必理解“速度”(时间,位置,动量,能量,质量…都是如此)是相对于坐标系而言的,选用不同坐标系,结果完全可能不同,假如这些对坐标系无关(或能一致性互相转换),那就说明存在绝对时空,这根本就是相对论所反对的,也是实验所证伪的。
因此题目的场景,以中间人为参考系,左右光子相对速度为2x光速,但以任何一个光子为参考系,另一个的速度依然只有光速。
▍➷光速无法被超越,但是同一光源向相反方向发出的两束光彼此的相对速度是不是两倍光速?
先说答案:肯定不是两倍光速,而仍旧会是光速。如果真的是两倍光速,如此轻易地就推翻了爱因相对论中的“光速限制”,相对论早就沦为笑柄了,也根本轮不到我们来推翻相对论了。
那么为什么不是两倍光速呢?
相对论中参照系的选择很重要,不少人之所以对相对论有误解或者不理解,就是在不断地变换参照系的过程中把自己都绕进去了,因为在不同的参照系下会得到完全不同的结果,所以我们考虑物体之间的相对速度时,需要选择正确的参照系。
就比如问题中的“两倍光速”,其实得出这样的结果很明显参照系就是“你”,你看到光源发出两束光波,分别向两个不同的方向飞行,于是你认为两束光的相对速度就是两倍光速。
但你有没有想过,两束光线之间的相对速度只与这两束光线有关,与你有一毛钱关系吗?为何你非得参与进来?相对速度本来就是两个运动物体之间的关系,你参与进来的意义何在?
这里我们必须选择正确的参照系,以你为参照系,两束光的速度都是光速,这没错。但以你为参照系时,两束光线只与你有关系,两束光线之间没有任何关系,它们之间不传递任何信息。在你眼里,两束光线的相对速度确实是光速,这也没错,但那只是你的感觉。如果两束光线以彼此为参照系,就与你没有任何关系了,你就被踢出了,你就不再是参照系了!
而当速度接近光速(亚光速)时,伽利略变换(平时我们用到的速度叠加)就不再适用了,必须用到更为精确的洛伦兹变换:
通过公式可以计算出,两束光线的相对速度仍旧是光速,而不是两倍光速!
所以,不要以你为参照系来衡量两束光线的相对速度。就好比两辆反向行使的小汽车的相对速度,与你没有任何关系,那是两辆小汽车之间的事情,你非得参与进来不是自寻烦恼吗?
▍♦光速无法被超越,但是同一光源向相反方向发出的两束光彼此的相对速度是不是两倍光速?
这个问题其实我以前已经回答过,不过既然看到我就再简单说一下(◍•ᴗ•◍)
题目中光速无法被超越是对的,但当问到同一个光源向相反两个方向发出的两束光彼此的相对速度这里就犯了一个错误。问题里强调了是同一个光源,这应该是提问者避免产生不同参照系的原因,这样问相当的严谨,那么问题里犯了什么错误呢?
我们先来看看狭义相对论里的各种公式:
有没有发现当你把光速作为速度V代入到公式,公式是解不出来的。因为在狭义相对论里,光速下,时间是没有意义的。
题目里犯的错误就是把光速运动的物体作为参照系,但一个时间没意义的物体是不能作为参照系的,因为它缺乏某些必要的物理参数。直白点说就是光速运动物体不能作为参照系。
这样,你就无法讨论一束光看另一束光是什么速度这种问题了。
除了这个问题,还有一个大家经常提出来的相对论问题:在光速飞船上向前走或发射一束光会不会超光速,虽然也是毫无意义的问题,但是狭义相对论的速度叠加公式倒是可以算出来:
当你把两个光速代入这条公式发现它的结果是有意义的,结果等于光速c……别不服,想用简单的问题给相对论找茬是没意义的……
好久没有写这么简短的回答了(◍ ´꒳` ◍)
▍➛光速无法被超越,但是同一光源向相反方向发出的两束光彼此的相对速度是不是两倍光速?
同一光源不能同时发出两束光,所以你的问题不成立。由于光子是点振源,不能在一个点振源同时产生两个电磁场振荡。就像你不能在水面同时产生两个振荡一样。而且光速指的是光的波速,而不是光子的运动速度,波速就不存在相对速度。这就是为什么存在光的波粒二象性。
▍ℋ光速无法被超越,但是同一光源向相反方向发出的两束光彼此的相对速度是不是两倍光速?
在研究速度的问题过程中,任何扯上有沒有意义的话题都是站不住脚的,也是很无聊的。因为现象的存在是客观的,而有没有意义则是主观的。就此所涉及的话题而言,当一个人同时向向背的两个方向发射光后,那么这两道光的相对速度必然是两倍光速。但是要注意一点,由于光速恒定是针对宇宙空间的绝对静止系而言的,由于又存在着物质运动的绝对性,因此这两道光针对于光源而言,实际上都不是理论上的光速。一个是光速加,另一个是光速减,只是它们的合(或和)速必然是二倍光速。
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