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不一样的科普--光速极限 2014-05-02 19:50:32
很多人道听途说了一句光速是速度的极限,
根本不明白是什么意思,
误以为没有能超过光速的东西。

光速是速度的极限,包括很多意义,
票友今天只普及一点,一个侧面。

光速是极限速度,
是指相对运动的两者之间,
观测到的与对方的相对速度的最大值就是光速。

注意这里所说的这个两者,
一个指的是参照物,
另一个指的是相对于参照物
做运动的物体来说的。

任何相对于参照物运动的物体,
相对于参照物的速度,
最大不超过光速。

运动的两样东西如果不包括参照物,
则光速极限就没意义。

比如abc三个物体三点连成一线。

以b为参照物,
发现两头的a和c都以光速向着中间的b运动。
以b为参照物的人观测a与c的相对速度时,
就是两倍光速。

如果c调头180度往后以光速跑,
则对于b来说,
a与c的相对速度是0。

如果b发现a和c都以0.9倍光速向着自己运动,
则b观测到的a相对于c的速度就是1.8倍光速。

相对论与经典物理学在计算这种问题上是没有区别的。
区别在于当以a或c为参照物时,c相对于a的速度是多少。
经典物理学的计算结果和以b为参照物时没有区别,
都是两倍光速或1.8倍光速。
可是按相对论计算,

分别是一倍光速和0.99447513812倍光速。


补充:

光速不变,不是经由实验发现的。

有一次失败的实验(迈克耳孙-莫雷实验),
没人能解释其原因。
当时物理学家们企图利用地球自转的速度,
叠加到光速上,
以观测光的干涉现象。
结果却失败了,
无论怎样也观测不到这种干涉现象。

因为当时的人类没见过速度无法叠加的现象,
所以没人提出光速不变的理论来解释这个现象。
而且提出各种“理由”,
试图“补偿”这种没叠加成功的速度。

一直到爱因斯坦提出光速不变且最大的狭义相对论,
光速不变才被人类所认知。
后来才把这次失败的实验,
作为光速不变的一个证据。

所以说不是经由实验发现的光速不变,
而是爱因斯坦先提出光速不变的理论,
后来被各种实验证实的。

另外这里说的光速不变,
指的是在真空或其他均匀介质中是不变的,
在不同介质中的速度当然是变化的,
这是光折射现象的原因。

另外那不叫时空一体,是时空纠缠,
与光速不变关系不大,
是由光速最大推导出的结论。

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