為什麼人迎著光走，相對速度已經超過光速，卻不能夠穿越？

01-15

以前學的時候說所有速度都是相對的，那麼為什麼我面對一束光走，相對光的速度已經超過光速，卻不能夠穿越時空呢？
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以下是題主跟這道題的深刻淵源
這個問題是我五年前初中學光那章時有的問題，問過老師，老師沒有解釋，高中學的物理，沒問過老師，不過從我高中所學知識解釋不了這個問題，現在大學，很遺憾沒能繼續學物理相關專業，也徹底解答不了這個問題了。
希望看到認真回答的答案，不要抖機靈。

很多人都不明白什麼是牛頓體系的伽利略變換，這裡簡單解釋下。

已知一個靜止的參考系S，現有一個原點與S系重合，相對於S系在x軸有一個速度u

以v表示質點在S系中的速度，v"表示在S"系中的速度，則

v＝u+v"

我相信這符合大多數人的認知。但是不得不說這個常識是錯誤的，或者說在低速領域下近似正確。但是在高速領域中，伽利略變換是絕對錯誤的，很多按牛頓力學體系算出來的結果與實驗完全不符合，但是相對論推演的結果卻與實驗結果精確的重合。

這裡強調一下，物理定律的正確與否不是看它是否符合你的常識，而是看他是否自恰同時能夠完美的解釋和預測實驗結果。自恰且符合實驗結果，那就是一個好的理論。

以下原答案：

不需要扯太複雜的理論，狹義相對論就夠了。

最重要的是你要改變你從小到大學的所謂牛頓絕對時空觀的理論想法。

光速在任何慣性系中是定值(注意這裡的慣性系，非慣性系是廣義相對論的內容)，這是由電磁學理論推導出來的，並且在邁克爾遜莫雷實驗中被證明。要承認這個事實。

無論你朝著光走還是背著光走，光速相對你而言都是c，不會因為參考系的改變而改變。這就是說在高速領域，伽利略變換是不適用的，必須用洛倫茲變換。洛倫茲變換里，時空變數是不能分離的，這裡不多贅述。

補張圖：清華張三慧老師關於光速不變的講解

這是伽利略變換不成立導致的，實際上你迎著光走相對速度並沒有超光速。

首先，你以光為參考系，這在相對論下是不允許的，因為相對論假設光速不變，你無法找到一個參考系相對光子靜止。

不過退一步，你可以以自己為參考系，看看光的運動。你迎著光運動，光超光速了嗎？當然也沒有，因為相對論假設光速不變。

相對速度還是光速而不是超光速。

一百多面前這一點就被實驗證明了。

這段時間這麼多的這類型的問題，我都產生了個錯覺，以後小學科學教育是不是應該先教相對論和量子力學，牛頓力學等高中再學。

光速是絕對的。不管是向著光走還是背著光走，光速都是c。

這不是實驗證實過的嗎？

在相對論裡面，參考系是一個光滑的類時矢量場，其積分曲線是類時曲線。而光線在相對論裡面走的是類光線，不能作為參考系來討論問題。所以在題主的問題中，你問你相對於光是光速或者超光速的問題是缺乏意義的。

光能你不能。

首先，你這個問題是把光設為參考系，就算你站著不動，你和光的相對速度是c，而和現實世界這個參考系你的速度是0。你的所有意識、概念和感官都是基於現實世界這個參考系，所以你也沒有感受到任何時間變慢或靜止。

你這個問題的實質是：為什麼我沒有達到超光速。當年有一個著名的實驗，就是在一個以一定速度u遠離觀察者的車上向觀察者發射光線，原本以為觀察者處測量到的光線速度是c+u，但是實際測到的速度是c。

然後愛因斯坦提出了相對論，以嚴格的數學證明了這一實驗結果。在相對論沒有被推翻之前，這是可以自圓其說的一種理論。

觀測者在參考系s中測量參考系s"中的光速v，設在s"中測量的光速為v"（等於c，因為在s"中的觀測者相對於s"靜止，與經典物理學一致），根據相對論速度變換公式

將參考系s"的速度u，參考系s"中觀測到的光速v"（等於c），代入公式，即求出在觀測者所在的參考系s中測量的參考系s"中的光速v恆等於c，因此證明光速不變。

所以，即使你以u的速度迎著光走，你和光的相對速度仍然是c，而不是c+u。

最後，說句題外話，相對論並沒有禁止超光速的存在，只是禁止了超光速和亞光速之間的轉變。也就是說，速度低於光速的物體，永遠不可能被加速到超光速。速度高於光速的物體，速度也不可能降到低於光速。

因為你題目里的相對速度已經超過光速了這句話就是錯的

你應該這樣，買個手電筒綁自行車后座上，然後你的自行車就永遠大於等於光速，想去哪個朝代蹬著就去了。

居然輪到我這個高中以後就沒學過物理的小白回答。

高中物理課本選學內容，狹義相對論就有講這個問題題。

宏觀低速環境下， v = v1+v2 這樣的公式是近似成立的。誤差甚至觀測不到，當然可以忽略不計。

而在微觀高速環境下，簡單相加的相對速度公式就不再適用了，因為誤差實在是太大太大了。

原諒我不記得微觀相對速度公式，百度搜了下，貼這麼一段吧。

在高速時計算速度疊加不能簡單地把兩個速度相加。牛頓的經典力學是相對論模型在宏觀低速下的完美近似。在宏觀、低速、弱引力場模型中伽利略變換是近似成立的，而在微觀、高速、強引力場模型中則要使用洛倫茲變換。相對論認為攜帶能量和信息的物質運動速度不能超過光速，縱使光速與光速疊加，速度仍然是1倍光速。洛侖茲相對速度公式：v=(v1+v2)/(1+v1v2/c^2)。

根據上述公式。如果你的速度是v1，光速是c，那麼你迎著光走，你與光的相對速度就是v=(v1+c)/(1+v1*c/c^2)

=(v1+c)/(1+v1/c)

=(v1+c)/((c+v1)/c)

=(v1+c)*c/(c+v1)

當然，科學是不斷進步的。沒有永恆不變的真理。如果題主能證明這個公式錯誤，就可以推倒光速不變了。

通俗地說，就是長度、時間、質量都可以變，以適應不變的光速

這個問題我覺得買一本《時間簡史》是最好不過了。

我不是學物理的，單純說一下我的理解。

首先不容易理解光速恆定是因為經典物理學導致的「不直觀」。我理解的光速恆定是在任何參考系下，沒有任何物體的速度能超越光速。總結一下，速度的值是相對的，光速是標量，一個上限。

既然從速度說光速恆定不直觀難理解，那我們換一個直觀的前提(我不懂什麼深奧的原理，單就我的理解解釋光速恆定):速度越快，時間相對流逝越慢。這個前提好理解吧:-D

假設你坐著一輛飛船高速遠離地球，你沿著飛船前進方向走了10m，你的表顯示你用了10s。以地球為參考系中心，那地球的速度是0，你坐的飛船是高速行駛的，即飛船流逝的時間比地球的要慢，不妨假設地球過了1000s，這時候你的速度相對於地球而言，是飛船的速度+10m/1000s，而不是+10m/10s。

當飛船以光速行駛，你即使移動1mm，外界也要流逝巨量的時間，說不定你完成這個動作後，宇宙已經不存在了呢:-D

這樣看，光子能以光速前進說不定是其結構保證了內部不會出現相對移動呢(腦洞下)

至於為什麼速度越快時間流逝越慢，雖然我知道有實驗證明了，同步衛星上也有重要應用，但原理我就不是很清楚了。。。

首先，超光速穿越時間是指，物體的速度本身超光速，或者說物體相對於某個（直觀上正常的慣性系）超光速，你相對於光超光速是沒卵用的。以光為參照系的話，光的世界裡，時間是靜止的，再怎麼穿越時空還是靜止的。

其次在相對論的體系里，你迎著光走，你和光的相對速度依然是光速。

所有速度都是相對的這句話是錯的吧。

科學史上說，以前人們認為光速是相當於以太的速度，後來有一個物理學家做實驗要驗證以太的存在，結果發現以太不存在，光速是絕對的。

我也覺得這很違背常識，可是光速確實就是絕對的。對於任何參照物來說都是一樣的速度

光速不可疊加，這個現象上個世紀就被人們發現了

問題的第一句話「以前學的時候說所有速度都是相對的」，這句話就不對。速度確實是相對的，除了光速，光速是絕對的。

樓主的問題讓我想起了在高中時問過物理老師的一個奇葩問題，結果感覺把老師搞得很尷尬，我就想知道答主當時問完那個問題有沒有看到你老師的頭上飄過几絲黑線==

光速代表的是一個速度，和光沒有什麼關係