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1 # wein鄭
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2 # 喬小海
因為涉及光速的時候,牛頓力學的東西就失效了,要用愛因斯坦的相對論才行。
有人說寫公式會讓讀者數量減少,但是有些問題不用公式講,就好比要求完全不用漢語就解釋明白唐詩的精妙,那樣讀者的明白恐怕也不是真明白。
不過別擔心,其實公式挺簡單,計算過程也不難,只是簡單的加減乘除運算。
狹義相對論裡面的速度疊加公式是這樣的:
其中v是疊加後的速度,v1和v2是參與疊加的兩個速度。
題目中v1是光速,可以寫成c;v2是一個小於光速的值,我們寫成a乘以c,a表示大於0小於1的一個係數,這樣不管是10千米每秒還是100千米每秒都可以用不同的a值來表示。帶入之後式子就變成下面這樣:
然後大家可以自己算一下,帶有a的項可以消去掉,所以最終結果就是v=c。也就是說,
不管原來是什麼速度,只要疊加上光速,最後結果還是光速。如果參與疊加的兩個速度v1和v2比光速小很多,那麼我們可以看到,第一個公式裡面的分母會變成很接近1,於是第一個公式就變成了下面這樣:
所以,當兩個速度都比光速小很多時,狹義相對論公式和牛頓力學的公式就變得一樣了。上面說的是v1、v2方向一致時的情況,有人問如果在一個水平運動的車上,向垂直方向發射一束光線會如何?這時候車上測得光速是c,看到的光是垂直方向的。
地面上看到的光線是傾斜的,車速越快傾斜的越明顯,水平速度分量是車速v1,垂直速度分量是光速c乘以一個小於1的因子,如下圖:
速度v等於水平和垂直速度的平方和,大家可以自己算一下,最後v1會消掉,結果是光速c。
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3 # 沈大哥
這要從物理學史上一個重要的光學實驗說起。邁克爾遜-莫雷實驗
邁克爾遜-莫雷實驗,是1887年邁克爾遜和莫雷在美國克利夫蘭做的用邁克爾遜干涉儀測量兩垂直光的光速差值的一項著名的物理實驗。但結果證明光速在不同慣性系和不同方向上都是相同的,由此否認了以太(絕對靜止參考系)的存在,從而動搖了經典物理學基礎,成為近代物理學的一個發端,在物理學發展史上佔有十分重要的地位。
當時認為光的傳播介質是“以太”。由此產生了一個新的問題:地球以每秒30公里的速度繞太陽運動,就必須會遇到每秒30公里的“以太風”迎面吹來,同時,它也必須對光的傳播產生影響。這個問題的產生,引起人們去探討“以太風”存在與否。如果存在以太,則當地球穿過以太繞太陽公轉時,在地球透過以太運動的方向測量的光速(當我們對光源運動時)應該大於在與運動垂直方向測量的光速(當我們不對光源運動時)。但測量結果是光速在各個方向上的速度是相同的。
後來洛侖茲否定了牛頓關於光在不同參照系中速度是可變化的說法,提出了“光速不變”的原理,後來愛因斯坦又否定了以太的存在,創立了狹義相對論。
題主的問題已在上述實驗中得到回答,慢慢看,你會明白幾分。
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當年薛定諤的量子貓小店開業,主打“黑合冥想貓”,門庭若市,可進店只能冥想不能看。想先看貓的,店家簡單粗暴大喝一聲:滾。……我買了一個黑合,得了只死貓,哭了好多天,只好咬牙繼續搬磚去了……後來聽說有人不買黑合,卻在店後門撿了不少珠子戴起了手串,也有玩勾天通地的……是忽悠還是淘寶店呀?
輪到愛因斯坦通天遊樂園開門迎客了,俗稱相對論愛瘋園,進門須從家規,"光速不變” 是緊箍咒。憑啥?私家重地,牛城管腿短管不了!愛瘋子在瘋狂過山車軌道旁邊拉了一坨,造成軌道空間彎曲,管你跑10Km還是100Km/s,打手電還是揮鐳射,即使是看同一束光,頭頂無藍天,只有光速不變的天花板頂。你跑得越快,空間彎曲越大,時間相對變慢,不管怎樣,光速不變是家規,只要是光速都一樣不變。不服?老愛從天頂伸個指頭按著您的頭賞翔香。就是這樣不講理了!要不摔個愛瘋看看?反正我不愛瘋,就不去瘋。
量子貓店有人實在淘到寶了,愛瘋園裡只有樂呵、疑惑、 委屈,……。那三個藉助光干涉間接觀到引力波的人,間接證明了引力具有波動性,拿了諾獎,算是愛瘋園裡活著出來的英雄了,可沒準老愛在壽板下 竊喜嘆道,真能碰上死老鼠啊?!
【權當玩笑】