经常有粉丝在评论区提及与光速有关的问题。比如说像这样的:
两艘宇宙飞船从 A 点向相反方向飞出。每个都以等于光速的速度移动。它们相对于彼此以及相对于外部观察者的速度是多少?
好吧,首先,对于任何非零质量的物体来说,光速仍然是无法达到的,只能无限接近光速,质量几乎可以忽略不计的质子在强子对撞机才勉强达到光速的99.995%,更别说动辄上万吨的太空飞船了。
因此,船只不能以光速移动。让我们考虑船只以接近光速的速度移动的情况,例如 0.9 c。
出现这样的问题是因为人们没有完全理解相对论。在本文中,我将尝试尽可能简单地解释所描述案例中发生的情况。
根据相对论,对于每个观察者和每个参照系,时间流逝不同,两个不同的观察者不必拥有完全相同的时钟来倒计时两个事件之间的相同时间。
随着物体速度的增加,相对于静止参考系,它的时间开始流动得更慢,即船飞得越快,与静止观察者的参考系相比,其参考系中的时间流动越慢。为什么会出现这种情况我已经在另一篇文章中描述过,所以我们现在不再赘述。
这就是为什么当两艘宇宙飞船以0.9光速(相对于A点)的速度从A点飞离时,它们的相对速度永远不会超过光速。
但是它们相对于彼此的速度是多少?为了找出这一点,有必要使用相对论公式来增加速度。
将 v1 和 v2 代入 0.9c 很容易看出,两艘飞船的相对速度将为 0.9945c——非常接近光速,但仍未达到。
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