把两束光往反方向发射,它们的相对速度是多少呢?别告诉我是两倍光速!

把两束光往反方向发射,它们的相对速度是多少呢?别告诉我是两倍光速!光速可不是平常我们讲的普通速度。它和普通速度有本质的区别,因为它具有独特性,那就是光速不变。光速不变指的是光在真空中的速度永远保持每秒30万公里,而且无论你怎样改变其他物体的运动速度,这个数值都不会改变。比如你站在地面上,拿着手电筒快速奔跑,手电筒发出的光在你眼里应该是超光速才对啊?但实际上,无论你跑得再快,在你看来手电筒发出的光的速度始终还是每秒30万公里。 那么问题来了,两束反方向飞行的光相对速度是多少呢?是不是两倍光速呢?这就需要用到爱因斯坦提出的狭义相对论了。狭义相对论建立在两大假设之上:光速不变原理和狭义相对性原理。相对性原理告诉我们,在惯性系中物理定律表现出相同的形式。换句话说就是你根本无法区分自己是静止状态还是匀速直线运动状态。所以给你举个例子来说明吧:如果有两束光往相反方向飞行,在某个观察者看来其中一束光的速度是每秒30万公里,另一束光的速度也是每秒30万公里。那么在你看来它们的相对速度就是两倍光速吗? 如果答案是两倍光速的话,难道不是超光速了吗?确实是超了啊!但是别忘了相对论并没有限制光速的上限,只是说超过这个极限会发生什么。根据洛伦兹变换公式来计算两束光相对速度时要注意了:当物体速度接近或达到光速时我们通常用伽利略变换计算相对速度就不适用了。 把伽利略变换换成洛伦兹变换可以发现两束光的相对速度依然是每秒30万公里。 可是为什么两束光之间不能作为惯性系来计算它们之间的相对速度呢?简单说就是因为光没有惯性和质量啊!而且在相对论中光没有时间和空间概念可言。如果你把光作为参照系就好比既是球员又是裁判一样毫无意义。有人会问:“太阳光到达地球需要大约8分钟时间”,既然说太阳光没有时间概念怎么还需要8分钟呢?其实这是误解,所谓的“8分钟”,是在人类看来太阳光花费的时间,但对于太阳光本身来讲它一瞬间就到达了地球。 那么既然不能用惯性系来算两束反方向飞行的光相对速度怎么办呢?答案只有一个:无穷大!为什么这么说呢?因为把无穷远距离除以无穷短时间得到了无穷大结果啊!所以给你解释一下为什么会这样吧:因为在宇宙中任意遥远的地方都可以瞬间到达啊! 当然也可以说这个问题本身就没意义!因为没有时间概念的物体怎么会有相对速度呢?如果真要说一个答案的话只能是无穷大!可是这个答案让两束光也无法理解啊!它们只知道自己一直以每秒30万公里前进着什么都不懂啊! 最后再给你介绍一下这三个重要人物吧:伽利略、洛伦兹和爱因斯坦。伽利略是那个发现了惯性定律的人;洛伦兹是那个提出了洛伦兹变换公式的人;爱因斯坦则是那个提出狭义相对论并解决了很多问题的人。