爱因斯坦说光速最快,那我在一个以光速飞行的飞船上跑步,相对来说,我比光速快吗?
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前提条件存在的问题
首先你永远不可能在真正光速的飞船上跑步,因为第一,有静质量的物体是达不到光速的,想达到光速必须具有无限大的能量,因而光速飞船是不存在的。第二,如达到光速,飞船和人就不存在了,不以时空的方式存在了,它们都成为光了。
假定的理想状态,即相对论在极限特例条件下的答案
其次,即使上述问题解决了(实际上解决不了),或者说不考虑这些问题,假定人和飞船还存在(实际上很可能不存在了)。即你真在光速飞船上跑步, 那在相对静止的地面观察者看来,你并没有比光速快,还是光速,当然飞船也是光速。那在光速飞船上看,光仍然能照亮飞船内部,也就是说光对于你来说仍然是光速,你仍然没有超光速。不过你确实比飞船快。上述结论纯是为了满足人的好奇心而又假定相对论仍然适用光速或超光速的情况而作的回答。 这里用到了狭义相对论的光速不变原理和洛伦兹变换下的速度合成法则。所谓光速不变原理就是光在真空中的传播速度相对于任何参考系是不变的,其大小为299792458米/秒。与观察者和光源的运动状态无关,也就是说不存在任何优越的参考系。光即使对于光速飞船这样的参考系也仍然是光速,对于在光速飞船上跑步的你也是光速。在地面观察者看来光还是最快的,也是不变的。而光速飞船和飞船上跑步的你与飞船上的光一起成为了几束光。 光速不变原理被彻底地推广为永恒的宇宙原理。本来对于光速不变原理是否适用于光速参考系这一点连爱因斯坦也不清楚,对这一点他很好奇,常常问“人如果达到光速,追上光会怎样?”
那在相对静止的地面观察者看来,你并没有比光速快,还是光速,当然飞船也是光速。那在光速飞船上看,光仍然能照亮飞船内部,也就是说光对于你来说仍然是光速,你仍然没有超光速。不过你确实比飞船快。上述结论纯是为了满足人的好奇心而又假定相对论仍然适用光速或超光速的情况而作的回答。
实际上最有可能最合理的情景是:
飞船无限接近光速,达到了光速的99.999999……%,但 无论如何也追不上光, 光对于这个飞船还是不变的光速,对于飞船里跑步的你也是如此,虽然你认为离光速只有一步之遥。而在地面的观察者看来,尽管飞船接近光速,但这个飞船和飞船上的人的时间几乎静止了,飞船里的动作画面被定格。 相对于地面,如果飞船以99.9%光速飞行,那飞船上跑步的人就以99.99%光速飞行。如果飞船以99.999999%光速飞行,那人就以99.9999999%光速飞行,如此而已。 当然飞船发出的光仍然是光速。飞船上的你永远不会比光快,也永远不会追上光,因而不会发生什么。
无论如何也追不上光, 光对于这个飞船还是不变的光速,对于飞船里跑步的你也是如此,虽然你认为离光速只有一步之遥。而在地面的观察者看来,尽管飞船接近光速,但这个飞船和飞船上的人的时间几乎静止了,飞船里的动作画面被定格。
当然飞船发出的光仍然是光速。飞船上的你永远不会比光快,也永远不会追上光,因而不会发生什么。
最后,如果你不知用什么方法动用了无限的能量达到光速了,你就变成光了,这种情况下,你也不能比光速快。
最后,如果你不知用什么方法动用了无限的能量达到光速了,你就变成光了,这种情况下,你也不能比光速快。
首先你永远不可能在真正光速的飞船上跑步,因为第一,有静质量的物体是达不到光速的,想达到光速必须具有无限大的能量,因而光速飞船是不存在的。第二,如达到光速,飞船和人就不存在了,不以时空的方式存在了,它们都成为光了。
假定的理想状态,即相对论在极限特例条件下的答案
其次,即使上述问题解决了(实际上解决不了),或者说不考虑这些问题,假定人和飞船还存在(实际上很可能不存在了)。即你真在光速飞船上跑步, 那在相对静止的地面观察者看来,你并没有比光速快,还是光速,当然飞船也是光速。那在光速飞船上看,光仍然能照亮飞船内部,也就是说光对于你来说仍然是光速,你仍然没有超光速。不过你确实比飞船快。上述结论纯是为了满足人的好奇心而又假定相对论仍然适用光速或超光速的情况而作的回答。 这里用到了狭义相对论的光速不变原理和洛伦兹变换下的速度合成法则。所谓光速不变原理就是光在真空中的传播速度相对于任何参考系是不变的,其大小为299792458米/秒。与观察者和光源的运动状态无关,也就是说不存在任何优越的参考系。光即使对于光速飞船这样的参考系也仍然是光速,对于在光速飞船上跑步的你也是光速。在地面观察者看来光还是最快的,也是不变的。而光速飞船和飞船上跑步的你与飞船上的光一起成为了几束光。 光速不变原理被彻底地推广为永恒的宇宙原理。本来对于光速不变原理是否适用于光速参考系这一点连爱因斯坦也不清楚,对这一点他很好奇,常常问“人如果达到光速,追上光会怎样?”
那在相对静止的地面观察者看来,你并没有比光速快,还是光速,当然飞船也是光速。那在光速飞船上看,光仍然能照亮飞船内部,也就是说光对于你来说仍然是光速,你仍然没有超光速。不过你确实比飞船快。上述结论纯是为了满足人的好奇心而又假定相对论仍然适用光速或超光速的情况而作的回答。
实际上最有可能最合理的情景是:
飞船无限接近光速,达到了光速的99.999999……%,但 无论如何也追不上光, 光对于这个飞船还是不变的光速,对于飞船里跑步的你也是如此,虽然你认为离光速只有一步之遥。而在地面的观察者看来,尽管飞船接近光速,但这个飞船和飞船上的人的时间几乎静止了,飞船里的动作画面被定格。 相对于地面,如果飞船以99.9%光速飞行,那飞船上跑步的人就以99.99%光速飞行。如果飞船以99.999999%光速飞行,那人就以99.9999999%光速飞行,如此而已。 当然飞船发出的光仍然是光速。飞船上的你永远不会比光快,也永远不会追上光,因而不会发生什么。
无论如何也追不上光, 光对于这个飞船还是不变的光速,对于飞船里跑步的你也是如此,虽然你认为离光速只有一步之遥。而在地面的观察者看来,尽管飞船接近光速,但这个飞船和飞船上的人的时间几乎静止了,飞船里的动作画面被定格。
当然飞船发出的光仍然是光速。飞船上的你永远不会比光快,也永远不会追上光,因而不会发生什么。
最后,如果你不知用什么方法动用了无限的能量达到光速了,你就变成光了,这种情况下,你也不能比光速快。
最后,如果你不知用什么方法动用了无限的能量达到光速了,你就变成光了,这种情况下,你也不能比光速快。
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