如題,向前發出光a,向後發出光b,如果在第三方看來,a相對飛船速度是0.2c,根據相對論,飛船上的人時間變慢,看a仍然是c,那麼這是合理的,因為飛船上時間變慢了,所以看見0.2c的速度以為是光速,那麼飛船上的人看b的速度呢?根據光速不變,應該還是c,可是在第三方看來,b與飛船的相對速度應該是1.8c,而飛船上的時間變慢,那麼b的速度應該大於1.8c才對,這裡是怎麼解釋的呢?
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1 # 科普作家張軒中
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向前發出光a,向後發出光b,按照我們日常的經驗,因為飛船在以0.8c的速度向前看,那麼我們用日常生活的經驗來判斷,會記得a相對飛船速度是0.2c,但實際上這個是完全錯誤的。
在涉及到光速的問題之時,我們需要用到狹義相對論。
根據狹義相對論的速度合成公式,我們可以知道,無論是前向光a還是後向光b,相對於飛船的速度還是光速c——這是因為飛船的速度是均勻的,那麼飛船就是一個慣性參考系。既然飛船是一個慣性參考系,那麼我們就可以使用光速不變原理:在任何慣性參考系中,光的速度都是不變的。
因此,雖然飛船有相對地面0.8c的速度,但對光來說,它是不管這一些的,在光眼裡,這0.8c可以視而不見。
至於你提到的飛船的時間變慢的問題,你這裡的邏輯就擰了,飛船的時間變慢是相對於地球參考系的,而我們在討論這個問題的時候,其實使用的是飛船參考系,這是兩個不同的慣性參考系,沒必要來回改變參考系來進行討論。關於你後面提到的1.8倍光速,那完全就是出於牛頓力學的思考,是錯誤的。從你的提問可以看出,你對狹義相對論還不懂,主要在於你還沒有放棄牛頓力學的基本思想,你習慣用生活直覺來做物理判斷,這個是不對的。物理學是一個宏大的學科,在這個學科面前,我們要做的第一件事情是放棄生活直覺。在光速的速度合成上,有很多教材可以參考,我個人喜歡用世界線的幾何語言來討論這個問題,你也可以去學習一下世界線的知識,就能很清晰地處理這類問題了。
永遠要記住,在慣性參考系中,不會出現1.8倍光速這樣的物理概念。