為什麼光速不能疊加？

01-11

如題就比如那個在光速船上的光速度為什麼不是2c而是c
另外我還是不太懂光的傳播方式這和光速不能疊加有關係嗎
請各位大神用比較簡潔明了的方式解釋物理小白謝謝各位~

可以這樣通俗地理解

快速移動的物體，我們看來時間就會減慢，也就會做「慢動作」

高速運行的飛船本身就在做「慢動作」，它所發出的光也在做「慢動作」，以「比較慢的光速」離開飛船。

而這個「比較慢的光速」疊加上飛船本身的速度，在我們看來正好等於正常的光速

不是「光速不能疊加」，而是任何一個參照系變換都不能簡單地求矢量相加。

只不過在低速狀態下，矢量求和的誤差很小，所以可以粗略的認為「能」相加，而在速度趨近於光速的時候，直接相加的誤差就太大了。

至於「到了光速」，由於物理量不再收斂，光速粒子不能作為參照系，也就沒有「疊加」的問題。

光速不變原理，在狹義相對論中，指的是無論在何種慣性系（慣性參照系）中觀察，光在真空中的傳播速度都是一個常數，不隨光源和觀察者所在參考系的相對運動而改變。這個數值是299,792,458 米/秒。

簡單的說 V合=（V1+V2）/[1+(V1*V2)/c^2]

因為你平常熟悉的那套速度相加減法則是Galileo變換下的空間和時間坐標變換，這一變換隻是在低速、弱引力下才近似成立（雖然日常中近似的相當好）。經典情況下，在不同慣性參考系中觀察（注意，這裡的觀察和「看」不是一個概念）同一物理現象時所描述的時間和空間坐標服從矢量法則，就像題主簡單的理解的速度相加，比如人在車上行走，人相對於大地這個參考系的速度等於人相對於車這個參考系的速度加上車相對於大地的速度（嚴格來說不是速度相加，應該是位置矢量相加，因為所有參考系有一個相同的「絕對時間」，所以求速度的時候才是相加）。但是這個變換在Maxwell方程出現以後就有問題了。Maxwell方程是描述電磁場性質的方程，從Maxwell方程中求解電磁波傳播的波動方程得到的結果是真空中光速是和參考系無關的常數（題主可以簡單理解為電磁理論得到真空光速是常數），而且有意思的是Maxwell方程並沒有指定適用的參考系。那麼這一點就和經典的Galileo變換不符合啊，所以有人就認為Maxwell方程適用於一個絕對參考系（可以理解為宇宙中有一個上帝設置的原點，在那裡建立標架），叫做「以太」。不過後來的天文觀測（如光行差現象）、光學干涉實驗（像Michelson-Morley實驗）等等都沒有觀察到我們大地相對於這個絕對參考系的速度，換句簡單的話說就是在各種條件下測到的真空中的光速都是一樣的，包括題主說的這種情況（雖然沒有在光速的船上測）。然後Einstein就提出來根本不存在這一絕對的參考系，光速在任何參考系中都是不變的（不過話說回來，Lorentz變換是在更早之前就被提出來的誒~）。這是一個假設，但是是一個相當合理自洽並且符合實驗結果的假設。所以題主的問題，在一定程度上可以得到回答了。那麼這時候，如果真的有一個參考系相對於大地（即另一個參考系）以光速運動，在這兩個參考系裡面觀察同一個物理現象的時候應該怎麼變換兩個參考系得到的結果呢？應該是按Lorentz變換來進行。而得到Lorentz變換的公式就是嚴格按照Einstein的兩個假設外加時間均勻性（簡單理解就是一個參考系裡面的時鐘走時速度不變），描述光的幾種傳播方式在不同參考系中觀察得到（這裡是指同一個現象在不同參考系中觀察）一維的Lorentz變換，然後做空間轉動變換得到三維的。輸公式挺麻煩的，題主如果感興趣的話可以自己找一下一維Lorentz變換的公式。事情到這裡並沒有完，Lorentz變換的物理意義還是不夠直觀、明確，後來有人建立了Minkowski空間（俗稱的「四維空間」，不過有的地方時間維度用的是虛數，有的地方引入了協變和逆變所以四個維度都是實數，個人更喜歡後者因為指標升降用起來挺方便的而且度規能夠和廣相聯繫），發現Lorentz變換就是Minkowski空間中、保持空間體積元不變的變換（構成了一個Lorentz群），換句話說就是保持「時空間隔」不變的變換，再簡單點說就是四維時空中的兩個點之間的距離（這裡的距離要坐標差乘以度規求和）在Lorentz變換下不變，Lorentz變換就是一個類似三維空間中轉動的「轉動變換」，試想你把筆轉一個角度筆的長度總不會變化吧。從這個角度說，就是你在兩個參考系中測量速度時的時間和空間點坐標在四維時空中間隔不變，導致你測到的光速結果不變（話說這麼解釋好像有點用結論證明前提的感覺。。）。由於同一個物理現象在不同參考系、不同規範中觀察和計算應該有同樣的結果，所以Lorentz協變性和規範不變性是物理理論應該滿足的兩個非常重要的性質。所以題主，不是光速不能疊加，而是你要用Lorentz變換做疊加才能得到正確的結論。

至於題主問的光的傳播方式，就是電磁波的電場和磁場分量在空間中「振動」著傳播啊，傳播的時候服從Maxwell方程給出的速度、邊界情況（嚴格來說這是可微或者連續的要求）和衰減情況，然後Maxwell方程給出的傳播速度就是一定值，不隨著參考系變化。

還有感覺這個答案不夠簡潔，不知道題主能不能看懂或者符合題主的要求。。。

速度快的比速度慢的時間慢，別問我為啥，問愛因斯坦去。我們看它跑了一秒，實際上他才跑了半秒，正好是光速！！！就那麼簡單！！！

首先，你應該要清楚自己到底做了什麼假設．相對論的一個結論是＂飛船等有質量的物體是不可能達到光速的＂，而你的前提是＂光速飛船＂，換句話說，你已經預設了＂相對論已經被證僞＂這樣一個大前提，後面的討論還有什麼意義呢，就算推出和相對論矛盾的結論也很正常嘛．

所以我現在把你的問題第一行改爲：