我們用手電筒向前發射一束光,這束光中包含很多的光粒子。對手電筒而言,光速是快速向前移動的;可是對于這束光的很多光粒子而言,其相互間又是怎樣的關系呢?靜止不動?還是光速?假設在此光束的某些個光粒子上有生命體,沿著光束運動方向又向前發射一束光,這時會出現什么狀態呢?按恒光速原理這兩束光的速度都是一樣的,如何理解?

熱心網友

真是一個喜歡思考的人。我在這里只能從概念上和邏輯上解答你的問題。如果想深入理解這個問題,那需要系統地學習狹義相對論的知識。 首先你所提問題的答案是:⑴光粒子之間仍以光速相對運動;⑵那個生命體看到的情形和你現在打開手電筒看到的情形完全相同。那么怎么理解上述的現象? ⑴根據狹義相對論的“光速不變原理”,真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的,與光源的運動和觀察者的運動沒有關系,即c≡3×10^8米/秒。所以以光子為參照物,另一個光子仍以光速相對它運動。 ⑵根據狹義相對論“相對性原理”,在不同的慣性參考系中,一切物理規律都是相同的。所以假如你就是那個住在光子上的生命體,那么你看到你所發出的光仍是以光速向前運動。 ⑶最關鍵的怎么理解“這兩束光的速度都是一樣的”這個現象呢?之所以迷惑是因為你在問這個問題時就犯了個錯誤。考察一個物體A 的運動狀態必須以一個參照物為基點,參照物可以選取除A 以外的任何物體。那么你在判斷“這兩束光的速度都是一樣的”的時候是以哪個參照物為基點呢?我們用手電筒發射一束光,那么這里我們是參照物,這束光相對“我們”以光速運動;而第二束光相對那個生活在光子上的生命體也以光速運動。比較兩個物體的運動一定要在同一參考系下,否則就沒有意義了。在以你為參考系下,兩束光當然都以光速運動;而第二束光相對第一束光(注意!參考系已經改變)也是以光速運動。 如果你想問,一艘相對你正以光速飛行的飛船向前射出一束激光,這束激光相對你的速度是多少?那么準確的說。問題沒有意義——這個情形你不可能觀察到!因為根據狹義相對論,隨著飛船的速度趨近光速,它上面的時間進程就越來越慢;當飛船達到光速(只是假設,實際上不可能),相對它的時間就靜止了,你永遠不會看到飛船發射激光的動作,這和飛船在黑洞視界上的情形是一樣的。 下面這個是狹義相對論的速度疊加公式,你如果還有別的設想可以參考這個公式: 設飛船相對地面的速度為v,飛船上的人以速度u′沿著飛船前進的方向相對飛船運動,那么他相對地面的速度u為 u=(u'+v)/(1+u'v/c^2)從公式還可以看出,如果u′和v都很大,例如十分接近光速,它們的合速度也不會超過光速,也就是說,光速是速度的極限。此外,當u′=c時,不論v取什么值,總有u=c,這表明,從不同參考系中觀察,光速都是相同的。 我的回答你還滿意嗎?如果有問題請繼續提。呵呵!既然發一次貼,我希望說個明白。。

熱心網友

ava11991真是學識淵博,這篇理論精辟透徹,使我也長了見識。kuailpshou明白了吧?提問題不要自己把自己問糊涂了。