无论你跑多快,光每秒钟都要比你多跑30万公里吗?我们这里把光速近似地看作每秒30万公里。

作者&投稿:季蓓 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
当我的速度达到每秒钟30万公里的时候,光每秒钟要比我多跑多远?我是说光和我是同向前进的。。~

你的想法很有意思。但是,很可惜的是你的速度是永远无法达到光速的。有质量的物体的运动速度是不可能达到光速的。原理如下:

首先,我们来了解一下质能等价理论。质能等价理论是爱因斯坦狭义相对论的最重要的推论,即著名的方程式E=mC^2,式中为E能量,m为质量,C为光速;也就是说,一切物质都潜藏着质量乘于光速平方的能量。

一个静止的物体,其全部的能量都包含在静止的质量中。一旦运动,就要产生动能。由于质量和能量等价,运动中所具有的能量应加到质量上,也就是说,运动的物体的质量会增加。当物体的运动速度远低于光速时,增加的质量微乎其微,如速度达到光速的0.1时,质量只增加0.5%。但随着速度接近光速,其增加的质量就显著了。如速度达到光速的0.9时,其质量增加了一倍多。这时,物体继续加速就需要更多的能量。当速度趋近光速时,质量随着速度的增加而直线上升,速度无限接近光速时,质量趋向于无限大,需要无限多的能量。因此,任何物体的运动速度不可能达到光速,只有质量为零的粒子才可以以光速运动,如光子。

这里有三种东西要比光速“还快”,但你会被这三种东西惊讶到。那么,是什么物理现象会比光还快呢?
1、膨胀的宇宙及其中的星系
如果当你抬头仰望夜空,你所看到的都是遥远的星系。遥远的星系看起来比想象中的更红,多普勒效应指出远离我们而去的物体会红移。而那些有着巨大红移的星系,似乎表明它们的远离速度要快于光速。
不过不要被迷惑了,这种红移并不是来自多普勒效应,而是来自膨胀的宇宙。当光从星系穿越空间到达我们这时,空间膨胀,这意味着拉伸了光,使它变得更红。所以没有什么东西的运动速度能超过光速,而只是宇宙变得越来越红。
2、剪纸
用剪刀剪一张纸,这会比光速还快吗?不会,但我们可以让它更快。
我们从平板切纸机取下一块刀片。把刀片的一端放在纸上,而把另一端放在距离纸仅有蜘蛛丝大小的高度。然后以这个角度切割,将导致纸张的切口传播速度是向下压刀片速度的上百万倍。
所以如果我们向下压刀片的速度足够快,就比如达到子弹飞行的速度,那么切口在纸张上的传播速度将会是光速的数倍。
3、量子纠缠
那么,第三种可能是最不可思议的一个。这就是量子纠缠粒子,以纠缠的硬币为例。如果把两个硬币抛起来,然后看一下其中的一个,如果是反面,那另外一个是怎样的呢?它可能是正面,也可能是反面。

量子纠缠
但如果这两个硬币是由量子纠缠机抛出来的,那么一个硬币的状态则是取决于另一个的状态。如果其中一个飞到宇宙的另一边,另一个人飞到我们这里,然后看到它,发现它是反面。这意味着另一个是正面。它们永远都是相反的。如果它是正面,那么另一个必定是反面。
但这还会变得更离奇,当纠缠的两个硬币飞离彼此,它们的两个面既非正面亦非反面,它们实际上是正面和反面的量子混合物。这就像那只既死了又活着的薛定谔猫。当我们发现这个是反面时,这意味着在那时,如果有人看到另一个,那它必定是正面。那么这两个协调怎么会穿越宇宙呢?一个可能的解释是它们之间有一个超光速的影响。而在很多很酷的实验中表明这种纠缠是真实的。
等一下,爱因斯坦说过没有任何东西或信息的运动速度可以超过光速。我们反驳了他吗?星系的运动速度并没有超过光速,所以没错。

光速是固定的,但是人的速度实在太慢了,当你开始跑的时候,光线相对于你肯定会有相对速度的变化,就像你步行时公交车显得很快,乘出租时公交显得不那么快了一样——然而,你不可能以跑步的速度去发现光速相对于你的变化,因为两者差别实在太大了。
但是在天文观测中,我们就能够发现这个显示光速发生变化的现象:假如所观察的星系正在远离你,它的光谱就会向红色部分偏移,即你看到的波长拉长了。这与火车正远离你时,汽笛的声音变的低沉时一样的。也既是,在这种情况下,光速没有变化,但你观察到的光的上一个波峰到下一个波峰的时间相对延长了。
近光速运动中时间的变化与光速不变性,请参考相对论。
希望这样解释可以让你了解。

光速是固定的,但是人的速度实在太慢了,当你开始跑的时候,光线相对于你肯定会有相对速度的变化,就像你步行时公交车显得很快,乘出租时公交显得不那么快了一样——然而,你不可能以跑步的速度去发现光速相对于你的变化,因为两者差别实在太大了。
但是在天文观测中,我们就能够发现这个显示光速发生变化的现象:假如所观察的星系正在远离你,它的光谱就会向红色部分偏移,即你看到的波长拉长了。这与火车正远离你时,汽笛的声音变的低沉时一样的。也既是,在这种情况下,光速没有变化,但你观察到的光的上一个波峰到下一个波峰的时间相对延长了。
所以,光速不会有什么变化,但你以接近光速的速度进行运动时,会发现时间发生了变化。这是证明你的速度与光接近的方式,而不能说明你与光的速度有相加或相减的相对速度。在这个宇宙中,最快的速度是光速。
近光速运动中时间的变化与光速不变性,请参考相对论。
希望这样解释可以让你了解。
ps。sunzhunzhun112,不要抄别人的回答,这样做对提问者没有任何帮助
修改于4-11 14:53

首先,我们必须明白,光子是没有质量的。只有没有质量的粒子可以以光速运动。这里有爱因斯坦的质能等价理论来证明:

质能等价理论是爱因斯坦狭义相对论的最重要的推论,即著名的方程式E=mC^2,式中为E能量,m为质量,C为光速;也就是说,一切物质都潜藏着质量乘于光速平方的能量。

一个静止的物体,其全部的能量都包含在静止的质量中。一旦运动,就要产生动能。由于质量和能量等价,运动中所具有的能量应加到质量上,也就是说,运动的物体的质量会增加。当物体的运动速度远低于光速时,增加的质量微乎其微,如速度达到光速的0.1时,质量只增加0.5%。但随着速度接近光速,其增加的质量就显著了。如速度达到光速的0.9时,其质量增加了一倍多。这时,物体继续加速就需要更多的能量。当速度趋近光速时,质量随着速度的增加而直线上升,速度无限接近光速时,质量趋向于无限大,需要无限多的能量。因此,任何物体的运动速度不可能达到光速,只有质量为零的粒子才可以以光速运动,如光子。

虽然人类无法以光速运动,但人类借助先进的技术制造高速飞行器是可能的。那样,人类的运动速度就可以尽可能地接近光速。

很多人都回答错了,光速不变就是说,无论你的运动状态如何,光相对你都是光速,如果你一30万公里每秒去追光,你与光的相对速度是多少呢?是0?不,仍然是光速,也就是光仍然比你快30万公里每秒,如果你以30万公里每秒与光背道而驰,你和光的相对速度是多少呢?是60万公里每秒?不,还是光速30万公里每秒.这是爱因斯坦相对论的基础.

这不是一个很神秘的问题,只是在相对论体系里是这样规定的,而它恰恰符合现实。


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