光速的迷茫?我们用手电筒向前发射
真是一个喜欢思考的人。我在这里只能从概念上和逻辑上解答你的问题。如果想深入理解这个问题,那需要系统地学习狭义相对论的知识。
首先你所提问题的答案是:⑴光粒子之间仍以光速相对运动;⑵那个生命体看到的情形和你现在打开手电筒看到的情形完全相同。 那么怎么理解上述的现象?
⑴根据狭义相对论的“光速不变原理”,真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的,与光源的运动和观察者的运动没有关系,即c≡3×10^8米/秒。所以以光子为参照物,另一个光子仍以光速相对它运动。
⑵根据狭义相对论“相对性原理”,在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是相同的。所以假如你就是那个住在光子上的生命体,那么你看到你所...全部
真是一个喜欢思考的人。我在这里只能从概念上和逻辑上解答你的问题。如果想深入理解这个问题,那需要系统地学习狭义相对论的知识。
首先你所提问题的答案是:⑴光粒子之间仍以光速相对运动;⑵那个生命体看到的情形和你现在打开手电筒看到的情形完全相同。
那么怎么理解上述的现象?
⑴根据狭义相对论的“光速不变原理”,真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的,与光源的运动和观察者的运动没有关系,即c≡3×10^8米/秒。所以以光子为参照物,另一个光子仍以光速相对它运动。
⑵根据狭义相对论“相对性原理”,在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是相同的。所以假如你就是那个住在光子上的生命体,那么你看到你所发出的光仍是以光速向前运动。
⑶最关键的怎么理解“这两束光的速度都是一样的”这个现象呢?之所以迷惑是因为你在问这个问题时就犯了个错误。
考察一个物体A 的运动状态必须以一个参照物为基点,参照物可以选取除A 以外的任何物体。那么你在判断“这两束光的速度都是一样的”的时候是以哪个参照物为基点呢?我们用手电筒发射一束光,那么这里我们是参照物,这束光相对“我们”以光速运动;而第二束光相对那个生活在光子上的生命体也以光速运动。
比较两个物体的运动一定要在同一参考系下,否则就没有意义了。在以你为参考系下,两束光当然都以光速运动;而第二束光相对第一束光(注意!参考系已经改变)也是以光速运动。
如果你想问,一艘相对你正以光速飞行的飞船向前射出一束激光,这束激光相对你的速度是多少?那么准确的说。
问题没有意义——这个情形你不可能观察到!因为根据狭义相对论,随着飞船的速度趋近光速,它上面的时间进程就越来越慢;当飞船达到光速(只是假设,实际上不可能),相对它的时间就静止了,你永远不会看到飞船发射激光的动作,这和飞船在黑洞视界上的情形是一样的。
下面这个是狭义相对论的速度叠加公式,你如果还有别的设想可以参考这个公式:
设飞船相对地面的速度为v,飞船上的人以速度u′沿着飞船前进的方向相对飞船运动,那么他相对地面的速度u为
u=(u'+v)/(1+u'v/c^2)
从公式还可以看出,如果u′和v都很大,例如十分接近光速,它们的合速度也不会超过光速,也就是说,光速是速度的极限。
此外,当u′=c时,不论v取什么值,总有u=c,这表明,从不同参考系中观察,光速都是相同的。
我的回答你还满意吗?如果有问题请继续提。呵呵!既然发一次贴,我希望说个明白。
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