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光速真的是宇宙最快速度嗎

生活 更新时间:2024-11-19 20:41:38

愛因斯坦相對論中的“光速限制”讓很多人“心有不甘”,總是想盡各種辦法試圖完成“超光速”,于是就出現了關于“超光速”的很多假設。

光速真的是宇宙最快速度嗎(以光速為參照物)1

就比如題目中所說。但這種假設是沒有意義的,因為光并不能作為任何物體的參照物,為何這樣說?

光速不變原理早就暗示了這點!

愛因斯坦狹義相對論的兩大前提(公設,也可以理解為公理)是相對性原理和光速不變原理。所謂的光速不變原理,指的并不是“光在真空中的傳播速度為30萬公裡每秒”,而是相對于任何其他參照系,光速都是不變的,與觀察者或者光源的運動狀态沒有關系。

光速真的是宇宙最快速度嗎(以光速為參照物)2

光速不變原理,恰恰說明了光的特殊性,是光的一種本質屬性,也就是說,光和時空是一體的,光速不變是時空的内在秉性。

這就意味着,任何物體(包括光本身)都不能以光為參照系來衡量自己的運動狀态,隻有靜質量不為零的物質才能作為參照系,而光并沒有靜止質量。

從另外一個角度理解就是,光速不變原理其實就是使用相對性的體現。

更深層的誤解是這樣的。所謂以各種假設試圖超光速的例子(包括今天讨論的例子)其實都是以經典力學思維來思考問題的。

光速真的是宇宙最快速度嗎(以光速為參照物)3

由于牛頓的經典力學在我們的思維裡早已根深蒂固,而且也很符合我們的日常生活經驗。比如說相對速度計算,你我分别以5米每秒的速度反方向奔跑,那麼我們的相對速度就是10米每秒。

但這種經典力學的思維方式在相對論裡的相對時空觀裡就不再适用,尤其是涉及亞光速或者光速問題。

經典力學的背景是絕對時空觀,而愛因斯坦的相對論是相對時空觀,徹底打破了絕對時空觀的束縛。

說白了,相對論的假設之一(光速不變原理)本來就是建立在否定了經典力學中的絕對時空觀基礎上,或者說光速不變原理本來就否定了牛頓絕對時空觀下的經典力學,如果我們還以經典力學的思維思考光速問題,顯然是不合适的。

在牛頓的經典力學體系下,确實沒有速度的限制,隻要不斷給物體施加力,速度就會越來越快。

光速真的是宇宙最快速度嗎(以光速為參照物)4

但牛頓經典力學都是建立在低速環境下,研究的是低速世界的運動狀态,我們平時經曆的速度與光速相比相差太大了,很難直接感受到光速狀态下的世界。

而相對論和量子力學早已成為現代物理學大廈的兩大基石。當然這并不是牛頓經典力學就應該被抛棄,恰恰相反,牛頓經典力學仍舊統治着我們的生活,因為我們仍舊生活在低速世界!

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