在光速飞船上朝前方扔一个苹果那个苹果就超光速了吗?

有人又提出一个古怪问题,他也知道任何由质量物体达不到光速,但他认为这是一种思想实验看,假设制造出了一艘超光速飞船,朝前面扔一个苹果,这个苹果不就超光速了吗?他觉得以此就可以推翻相对论光速不能超越得定律。

这个误区时空通讯已经解释多次了,既然有这种误区的人还很多,就再简单说一下。

爱因斯坦狭义相对论的基础,就是建立在光速恒定、光速极限、光速不可超越基础上的,没有这一点,相对论就没有基础,就会倒塌。

现在网络上有很多这样的比喻,认为可以推翻相对论。比较典型的就是:两束光对射,岂不是光速的两倍?在汽车上射出的光,就因该在光速上加上汽车速度,也超过了光速;太空船上射出的光要加上太空船的速度,比光速就更快了;这个题目竟发明了光速飞船,还奇葩的在飞船上向前扔一个苹果,那个苹果就比光速快了。

我以为这个丢苹果问题是这些设想里最没有想象力的差想了,光速飞船上你怎么能够把那个苹果朝前方丢出去?不要说在光速飞船上,就是在高速行进的高铁上,你打开窗户往前扔出的苹果不砸回到你脸上才怪呢。

当然我这样说并不是否认低速状态下,速度不能叠加,但在高速状态下速度是不能叠加的,这是相对论的基本精神。

速度能够叠加是牛顿经典力学在低速状态下的近似值,因为时间和空间的相对论效应,在高速状态下如果还用绝对时空观的理论来套的话,就会出现较大的偏差。而相对论就是修正了这种偏差。

相对论认为光速是一个常数,就是在真空中传播速度为299792458m/s,这种速度无论在什么惯性参照系中观测都是恒定的,是绝对的,不是相对的,即使两束光速叠加也还是等于光速,不会等于光速的2倍。

计算低速状态下的速度可以叠加,适用于古典力学中的伽利略变换,表示为:C+C=2C;

由于高速状态下的相对论效应,如果再用伽利略变换就是错误的,而适用于洛伦兹变换,表示为:u=(u'+v)/[1+u'(v/c^2)]

说明:u’是物体1相对于参考系(就是观查者)的速度;v是物体2的速度(同上)那么u就是物体1相对于2的速度。

如果真的可以叠加,根本不需要做这种光速飞船的思维实验,在现实中光速叠加的现象比比皆是。

如距离我们250万光年的仙女座星系正在向我们高速奔来,时速达到百万公里以上,那我们看到的光不就是在光速上叠加秒速数百公里了吗,比你扔一个烂苹果要快多少?

如果能够叠加,那所有天体我们将无法测算,因为所有的天体都在运动。地球每秒公转线速度30公里,太阳每秒公转线速度250公里,银河系也在围绕着室女座超星系团核心运行,速度又比太阳公转线速度大多了,光速怎么测算?

光速不能超越,也不能叠加,但速度可以使光波受到压缩或者拉伸,表现出来的就是光谱红移或者蓝移。

如果光源高速向我们靠拢,我们就可以看到光谱超蓝色方向移动;反之,我们就可以看到光谱向红方移动。这就是蓝移或红移,根据蓝衣或红移量,科学家们就可以测算出这个天体离开或靠近我们的速度。

比如仙女座星系的光谱肯定就是蓝移,我们知道它正在向我们移动,并且时速达到百万公里。但它发出的光还是每秒30万公理。

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