假如人类在光速行驶的飞船上跑步证明人类这个速度比光速快吗

发布时间：2023-02-07 12:01:13 所属栏目：外闻来源：转载

导读： 　　这是个很容易想到的问题。狭义相对论早已给出了回答：不会，在地面看起来你的速度仍然是光速。

　　要理解这个结论，首先要明白，为什么这会成为一个问题。你的直觉是什

　　这是个很容易想到的问题。狭义相对论早已给出了回答：不会，在地面看起来你的速度仍然是光速。

　　要理解这个结论，首先要明白，为什么这会成为一个问题。你的直觉是什么？是“在地面看来，你的速度等于飞船相对于地面的速度加上你相对于飞船的速度”，对不对？

　　好，这是生活中的常识。但在相对论中，这个常识是错误的！

　　让我们用数学把这个问题表述得简洁一些。有两个互相之间做匀速直线运动的参照系，在1号参照系看来2号参照系的速度是u，而一个物体在2号参照系中的速度是v，而且这两个速度在同一个方向上。我们把这个物体在1号参照系中的速度记作v'。那么，你的常识就是：

　　v' = v + u。

　　这个式子叫做“伽利略变换”，是意大利科学家伽利略（1564-1642）最先注意到的。

　　在日常生活中，伽利略变换是正确的。比如说，你在一辆汽车上跑步，你相对于汽车的速度是5米每秒，汽车相对于地面的速度是15米每秒，那么你相对于地面的速度就是20米每秒。

　　但是，当u或者v跟光速可以相比时，情况就不同了，这时你就要严肃对待这个1 + uv/c^2的修正因子了。

　　例如，u = v = c/2，你相对于汽车和汽车相对于地面都以光速的一半运动，这时会怎么样？你的直觉是v' = c，你相对于地面达到了光速。但正确结果是，v' = (1/2 + 1/2) / (1 + 1/4) c = 1 / (5/4) c = (4/5) c。在地面看来，你的速度是光速的80%，仍然低于光速！

　　再来看，如果u = v = (3/4) c呢？这时你的直觉是v' = (3/2) c，你相对于地面超过光速（这是很多人设想的超过光速的办法）。但正确结果是，v' = (3/4 + 3/4) / (1 + 9/16) c = (3/2) / (25/16) c = (24/25) c。你离光速更近了，达到了光速的96%，但仍然低于光速！

　　实际上，用一点初中级别的数学就可以证明，如果u和v都小于c，v'必然也小于c（你不妨来证明看看）。也就是说，希望通过运动叠加的方式达到光速，是不可能的。

（编辑：92站长网）

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