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網(wǎng)友問:若兩個相反方向光速飛行的物體,相對速度是否超過光速?

當然不是,如果那么容易就實現(xiàn)了超光速,那么光速不變原理還有和意義?

相對于地面參考系,兩個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人,做了一個震驚物理學(xué)的實驗,稱為邁克爾遜-莫雷實驗:

根據(jù)經(jīng)典力學(xué)對光的解釋,光相對于一種名叫“以太”的東西恒速運動,以太參考系就是絕對參考系;地球本身存在自轉(zhuǎn),還繞著太陽公轉(zhuǎn),然后太陽又繞著銀河系旋轉(zhuǎn)。

按照這個思路,在地球上不同方向的光線,必定相對于地球參考系存在不同的速度,邁克爾遜-莫雷實驗就是要精確測定不同方向的速度差,可實驗結(jié)果卻震驚了整個物理學(xué)。

因為該實驗結(jié)果顯示,無論在白天夜晚,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;該實驗動搖了以太學(xué)說,光速不變的現(xiàn)象在很長一段時間內(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,但是他的解釋沒有脫離經(jīng)典力學(xué),所以沒有揭示光速不變的本質(zhì)。

直到1905年,愛因斯坦提出狹義相對論,以光速不變?yōu)槔碚撉疤嶂唬忉屃诉~克爾遜-莫雷實驗的結(jié)果,也徹底推翻了以太學(xué)說。

狹義相對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0.6倍光速的物體相反運行,其相對速度就是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;

對于兩個相反方向,以光速飛行的物體,其相對速度變成:

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

還是光速!與光速不變原理是相容的,畢竟洛倫茲變換就是狹義相對論的推論之一,題設(shè)問題也就得到了回答。

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