ftl不存在为真_当两个物体各自以1/2光速运动,朝对方移动,是否可以认为这两个物体在以光速接近?...
牛顿理论
关于“速度”,我们都要先选定参考系,讲清楚具体是以谁为观测者,才能谈具体的速度是多少。如果两个物体都相向运动,那如果取它们当中任何一个物体为参考系,其实结果是一样的,在牛顿的世界观下,我们很容易直接把两个速度进行加和。
举个例子,如果有两个人a和b,他们的速度远小于光速,假设就都是10m/s吧。那这个时候,相对于a而言,这个b的速度就是20m/s。这就是初中物理,甚至可以认为是小学数学的路程问题。
那这里有没有问题呢?
实际上有,这里是用到的牛顿的运动学理论,用的也是牛顿的世界观。而这套理论只有在宏观低速下才成立,速度越接近光速,误差就会越来越大,所以,事实上速度不是这样简单叠加的。
双方的速度都远小于光速,因此可以忽略相对论效应,直接进行求和即可。但是不考虑相对论相应,并不是说没有,只是如果带入进去算,就会发现,用相对论得到的结果只在小数点后15位才有微小的不同。所以,我们说牛顿理论是相对论在宏观低速下的近似解。
相对论
当物体的速度快到1/2的光速时,它已经不属于宏观低速尺度下的运动学问题,相对论效应会发生十分明显,如果还用牛顿理论就会有问题。通过牛顿的理论,我们计算会得到这个速度是光速。
但这个时候,我们用相对论的速度公式,也就是下面这个公式:
把速度带入求解,就会得到v=0.8c,也就是0.8倍的光速。这和牛顿理论得到的结果差了20%,这其实就是相对论效应造成的结果。
其实如果a和b的速度都达到0.9倍的光速,这时候,我们再带进去算,就会发现,牛顿理论得到的是1.8倍光速,而相对论求解得到的是0.9944倍光速。这两个理论求出来的结果相差了快一倍。所以,我们很容易下这样的结论,越接近光速,相对论效应越明显,此时牛顿力学的误差就会越大。所以,当相向运动的两个物体达到1/2光速时,不应该再用牛顿理论来求解,而是用相对论来求解。
光速真的是不可超越的么?
而相对论是基于光速不变原理以及伽利略变换推导出来的,客观地说,由于基础假设就已经设定了光速不变原理,而且进一步推导可以得到物质、信息、能量是不能超光速的。因此,无论我们如何拿相对论进行求解,得到的结果都不可能超光速。所以,我们不免容易陷入循环论证。甚至有些人会提出难道光速真的是不可超越的么?
实际上,光速是可以被超越的,宇宙空间的膨胀速度就是超光速的,光速不可被超越是指物质、信息、能量的传递。这是基于人类一直以来对于光学的探索得到,尤其是在19世纪末,20世纪初,一些学者通过各种办法去测光的传播介质:以太。结果他们得到实验结论就是测不到,比如:迈克尔斯莫雷实验。
原本以太就是假设出来的,如果测不到,只能说明并不存在。于是,爱因斯坦砍掉了以太,认为光不需要传播介质,并提出相对论。
但是爱因斯坦相对论到底这么做对不对,实际上是需要通过实验来证明的。好在这个一百多年的理论经受住了考验,我们不仅找不到超光速的信息传递,还有相对论的一个个结论和预言都被我们所证实,比如:黑洞、引力波。
相对论其实提供了证伪的办法,那就是找到超光速传递信息的事件,由于它对于现实的拟合简直太完美,因此再没有发现超光速传递信息的事件之前,相对论都会是主流的物理学理论,没人能够撼动。
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