如果在光速飞船上奔跑，你的速度就超越光速了？

发布者：窈窕美男 2023-4-15 22:55


按照我们日常生活经验来理解，结论会是：你超光速了，毕竟我们在日常生活中计算相对速度时，你的速度确实是光速加上你奔跑的速度。

不过在亚光速世界，根据爱因斯坦狭义相对论，结果大家可能都知道：你不会超光速，你的速度仍旧是光速！只能说，我们生活中的常识是错误的，因为这种常识是建立在低俗世界基础上！亚光速世界完全不一样了，到底怎么不一样呢？

我们生活中的常试其实就是伽利略变换，用公式表达就是v' = v + u，比如说你在火车上跑步，你相对火车的速度为每秒5米，火车相对地面的速度为每秒50米，那么你相对地面的速度就是55米每秒！

这很符合我们的常识！



但是爱因斯坦狭义相对论告诉我们，伽利略变换只是低速世界的近似值，在亚光速世界需要用到洛伦兹变换，用公式表达就是：

v' = (v + u) / (1 + uv/c^2)

这个公式其实也很简单，当u和v比光速小很多时，比如我们日常生活的速度，uv/c^2接近于0，而分母1 + uv/c^2接近于1，这时v'基本上就是v + u，这就意味着洛伦兹变换重新回到了伽利略变换！

但是，当u或v与光速比较接近时，情况就完全不同了！

比如说，u和v都是光速一半，你相对于汽火车以及火车相对于地面都以50%光速运动，结果如何呢？你的直觉是v' = c，你相对于地面达到了光速。

但正确结果是这样的，根据洛伦兹变换：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！

事实上，即使你和火车都以99%光速飞速形式，你相对地面的速度仍旧不会超过光速！希望通过速度叠加的方式超光速是不可能出现的。

那么当u等于c时，会是什么情况呢？也就是v' = (v + c) / (1 + v/c)，结果简化以后就是c，也就是说你在光速飞船上奔跑，你的速度仍旧还是光速！

而且你会发现，只要u和v有一个等于c，v' 就是c！

这样的结果很违反我们的日常直觉，但这样的结果早就被科学界认可，绝不是爱因斯坦等科学家喜欢标新立异，而是符合实验结果！

现在，你应该明白无论你如何运动，你的速度都无法超越光速了吧！

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