两束反向飞行的光，相对速度是多少？两倍光速？没那么简单！

发布者：馬儿部落 2023-2-21 02:03

关于光速，记住一句话足以：顺风的光速不会更快，逆风的光速也不会更慢，光速是恒定不变的。

光速不变

我们在来看看这个题，我们拆分一下，慢慢推进。

一束光对于一阵风（无论逆风还是顺风）来说，它的速度是c，对于在地球上静止的我们来说也是c。

一束光对于一辆高速行驶的车来说（无论顺路还是不顺路）来说，它的速度还是c，对于在地球上静止的我们来说也是c。

一束光对于另外一束光（无论同向还是逆向）来说，这个结果就值得推敲了。

一般来说看到光速问题，很多人会直接祭出爱因斯坦的《狭义相对》，然后用论中洛伦兹变换直接代入计算，看起来好像so easy，然而却忽略了一个问题。

洛伦兹变换或者说《狭义相对论》是由两个公理推导而出的，除了光速不变，还有相对性原理。

如果说利用《狭义相对论》中的洛伦兹速度变换进行计算，还需要满足另外一个条件，即相对性原理：相对参考系间应该遵循相同的物理定律。风和人，车和人都可以作为惯性系，然而一束光和另外一束，就值得深思了。

人为观察者以人为观察者来说，其中一束光的光速是c，另外一束光也是c，在人看来它们的相对速度绝对是2c，即c+c。

例如：一个光源发光，同时向四面八方释放出光，在光源的同一直线上，同一距离相反方向放置两个灵敏的感光设备，来测量的速度。我们得到的结果肯定是两个c，因为光速恒定不变，于是相对速度就是2c。

（2011年，麻省理工创造了能够捕捉光速的相机）

有人可能会说2c不是超光速了吗？非也，这只是简单的数学上的算术相加，是两束光相对于静止的人的相对速度相加，并非两束光的相对速度。

如果要求两束光的相对速度，那么就要以两束光分别为坐标系来计算。直接把光速带入洛伦兹速度变换中，我们可以得到两束光的相对速度为c，并非2c，然而其实c也是不对的。

因为光不能在狭义相对论中作为其中参考系，因为光不存在时间枷锁，光速是约束时空的，这就好比你让你一个人既当球员，又当裁判。我们先证明一下，再说结果。

（时间凝固）

时间膨胀

爱因斯坦说时间是相对的，如果一个人拿着一个光钟坐上宇宙飞船，在地球上的人看来光钟并非像在地面上走的是直上直下的轨迹，而是变为了斜线。

因为光速不变原理，通过勾股定理可以得到地球时间与飞船时间的关系。

即时间膨胀公式：

由下图可以发现，随着飞船速度的增大，飞船上的时间与地球上的时间比值也在增大，当飞船无限趋近于光速，那么飞船的时间将无限趋近于静止。

（时间膨胀曲线图）

爱因斯坦的相对高速运动，时间流速变慢就是从这里来的。

综上所述，对于光来说它没有时间概念，它时间是凝固的，对于我们来说太阳光花了8分钟来到地球，对于光来说只是一瞬间的事情。它打破了时间的界限，可以在一瞬间到达宇宙中的任意位置，相对于我们来说，它才有光速这一说法。

答案

答案1：因为光相对于其他参考系为光速c，但是如果以光作为参考系，就要考虑光的本性，两束光相对于时间是静止的，固有时恒为0，没有时间、也就没有速度，所以这题无解。

答案2：顺便把同向的问题也说说，尽管无法计算，但可以举例子。太阳光为混合光，1666年牛顿把太阳光利用三棱镜散射出多种单色光，这些单色光为同向，并且同时到达地球，所以同向为0。

反向如果非要一个答案，则为无穷，以两个光子为例，因为光子可以在一瞬间出现在无限远的距离，光子在不受场的干扰下，沿类光测地线运动，因为方向相反，所以无限远加无限远则为无穷远，距离无限远，时间无限小，所以答案是无穷。

阿尔伯特·爱因斯坦 地球 物理 捍卫我的中国赛主场 宇宙

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