光速是最快的速度的話他的參照物是什麼呢不是說萬物都在運動嗎?

如果光速的參照物是在運動比如地球,一道光從地球上發出朝地球前進的方向運動我們觀測到的光速加上地球的初始速度不就超越光速了嗎,如果光速是無法超越我們又沒有絕對靜止的參照物又是如何精準的測出光速的呢?


題主這是在用經典物理的思維來考慮相對論。比較通俗的解釋就是發生了時空扭曲。

在經典物理中,假設有A,B,C三個物體,A相對於B的速度是a,B相對於C的速度是b,那麼A相對於C的速度就是a+b。這是大家都知道的常識,題主的肯定也是這麼認為的。

但後來人們發現這是不對的,也就是說A相對於C的速度並不等於a+b,而是和a+b有一定的偏差,這個偏差的大小由a,b這兩個速度來決定。如果a和b的值都很小(比如人行走的速度,汽車的速度,火箭的速度,地球繞太陽轉的速度,這些速度都可以認為很小),那麼偏差就很小,可以忽略。如果a,b這兩個速度很大,比如超過十分之一的光速,那麼偏差就很大,不能忽略。經典力學所描述的就是運動速度很小的情況,所以就認為A相對於C的速度是a+b。

話說回來,在相對論裡面,A相對於C的速度究竟是多少呢?這有個比較複雜的計算公式,在大學物理裡面有,叫洛倫茲變換公式,是狹義相對論的內容。在這個公式中可以看到,光速是不可超越的速度。比如a=2/3光速,b=2/3光速,那麼根據公式,A相對於B的速度會是一個接近光速的值,而不是光速。然後,根據公式還可以得出,如果a=光速,不管b=多少,A相對C的速度都是光速。這就是所謂的光速不變。(其實是人們首先發現光速不變這個性質,然後才推導出這組公式的)

題主可能會覺得不可思議,的確,在狹義相對論剛提出的時候,很多科學家都不能接受這個理論,因為這似乎嚴重違背了常識。但常識是什麼?常識只是我們平常見到的東西。比如我們平常見到A相對於C的速度是a+b,那麼我們就會理所應當地認為就是這樣。不是因為有多合理,而是因為我們見到的就是這樣。如果我們從小就見到A相對於C的速度不是a+b,而是其他的關係,比如a*b,那麼我們也一定會認為這是合理的。

回到題主的例子。一個飛船在相對地球運動,速度為v,飛船頭部向前發射一束光(或者發射一個速度為光速的炮彈),光相對於飛船的速度是c(光速)。那麼,在地球上的人看來會怎樣呢?地球上的人會看到,光束的速度是c,飛船的速度是v,光束相對於飛船的速度是c-v(注意,是地球上的人看來)。那麼,這就有一個問題,飛船上的人認為光相對於飛船的速度是c,地球上的人認為光相對於飛船的速度是c-v,那這個速度到底是多少呢?其實這個速度沒有一個絕對的值,在不同觀察者眼中,它的值是不一樣的。這就是相對論的精髓所在:物理量依賴於觀察者,它是沒有一個絕對的標準值。也就是物理量是相對的,而不是絕對的。在我小時候,人家跟我解釋相對論的時候總是說,相對論中的相對,意思就是速度是相對的,不同觀察者看到的速度是不一樣的。其實這種說法是不對的,經典力學也認為物體運動的速度是隨參考系的不同而不同的,就像A相對於B的速度是a,而相對於C的速度是a+b一樣。但題主看了我上面的解釋,有沒有覺得相對論的相對,比經典力學中的相對更加相對呢?

在相對論中,不單止速度相對,物體的質量,時間以及其他物理量全都是相對的。比如,在D看來,兩個爆竹同時爆炸,而在相對於D運動的E看來,這兩個爆竹的爆炸不是同時的(這不是由於一個離E近,一個離E遠,兩束光因此傳到E眼睛才會有時間差。而是,不管怎麼樣,E就是認為這兩件事情不是同時發生的)。題主可能會想,這樣會不會產生什麼矛盾,放心,不會有矛盾的。高中剛接觸相對論的時候,我發現其中很多「矛盾」的東西,但後來都發現,其實是我考慮不周全而已。

題主要是對相對論感興趣的話,推薦去看愛因斯坦的《狹義與廣義相對論淺說》,寫得不錯,比那些直接扔一堆公式出來的大學物理課本要淺顯多了。


光速恆定並不是相對論的結論,而是相對論的前提。歷史上是先有麥克斯韋方程組,由此推導出一個只和介質有關的恆定電磁波速度。由於光是電磁波的一種,麥克斯韋方程組預言了獨立於參照系的絕對光速。

這使得物理學界非常困惑,提出過『以太』等假設。這些假設被之後的邁-莫干涉實驗所否定,實驗表明光速是恆定的——不能被地球本身的運動所改變。

而以此為前提,愛因斯坦得到了相對論體系。

至於測定光速,也不需要一個參照系,只要用頻率與波長相乘就可以了。


你身在低質量低速度的世界,多看書,幾米每秒的奔跑速度不要在多想了,當你思維接近高速的時候就會知道現在的你是多麼的無知。


樓上提到了洛倫茲變換。簡單的說,合成速度並不是參考系速度+相對速度這麼簡單,該公式只在低速時適用。在速度接近光速的時候計算方法會改變,光速的物體相對任何參考系都是光速,任意兩個參考系之間的相對速度都不會超過光速。


洛侖茲變換

http://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%B4%9B%E4%BC%A6%E5%85%B9%E5%8F%98%E6%8D%A2


施主,你錯了,時光一直在那裡,只是你在不停的奔跑


推薦閱讀:

當一個人輕功快到一定程度會出現殘影嗎?
飛機在GPS發明之前如何測量速度和高度?
360雲盤下載速度慢怎麼辦?

TAG:科普 | 光速 | 量子物理 | 科學 | 速度 |