反向飞行的两束光，相对速度是多少？两倍光速还是光速？都不对

光，总是那么特殊。因为光速是不变的，这就是光速不变原理。

光速不变，并不是说“光在真空中的速度为30公里每秒”，而是说“在任何参照系任何运动状态下观测，光速都是不变的”。

通俗来讲就是，光速不会与其他速度叠加。平时我们见过太多的速度叠加，比如说你乘坐一辆时速为300公里的高铁，然后你在上面奔跑。

对于静止在地面上的我来讲，你的速度就是高铁的速度+你奔跑的速度。

但如果“光就是你”，光的速度仍旧是光速，而不是光速+高铁的速度。

针对光的这种与众不同的性质，有人可能就会脑洞大开：如果有两束反向飞行的光，它们的相对速度又是多少呢？

用普通的速度叠加很容易结算出来是2C（两倍光速）。但亚光速世界的相对速度问题并不能直接用速度叠加（不能用伽利略变换），而应该用更精确的洛伦兹变换（伽利略变换就是我们通常用到的速度叠加，它是洛伦兹变换在低速世界的近似值。）

既然这样，很多人就会直接拿出“洛伦兹变换”进行简单的计算，会发现仍旧是光速（公式如下）。这个结果看起来似乎无懈可击。

但事实上这个答案仍旧是不正确的，起码是不严谨的。

因为就像狭义相对论一样，洛伦兹变换也是由两大前提推导出来的，除了我们刚才所说的“光速不变原理”，还有就是“相对性原理”。

何为相对性原理：在惯性系中遵循相同的物理法则。宇宙万物都可以看作是惯性系，但唯独光不可以。

下面接着分析。

在我们眼里，两束反向飞行的光相对速度的确是2C。

看到这里，有人可能会说：打脸了吧？刚才你还说不是2C呢！

注意，上面的2C只是数学公式的简单叠加得出来的，是以人为参照系计算出来的相对速度，而不是两束光的相对速度。

计算两束光的相对速度必须以其中一束光速为参照系，它们的相对速度与人没有任何关系。

但是光非常特殊，光本身是没有任何时间概念的，对于光来讲时间是静止的，这意味着光可以瞬间飞行任何遥远的距离。如果存在宇宙边界，光就可以瞬间到达宇宙边界。

光的这种特殊性意味着它不能作为参照系，否则就会彻底乱套，失去了意义。就好像让打篮球的球员同时去当裁判一样，这样的比赛还怎么打？

为什么光没有任何时间概念呢？

按照爱因斯坦狭义相对论的诠释，时间与光速是息息相关的。如果一个人高速飞行，他的时间就会变慢，这就是时间膨胀效应（钟慢效应）。

想象一下这个场景。你拿着光子钟乘坐飞船高速飞行，对于地面上的我来讲，光子钟里的光子的运动轨迹并不是直线，而是一条斜线，如下图：

但因为光速是恒定不变的，很容易得到时间膨胀公式：

公式中可以看出，速度越快时间就越慢，当速度达到光速时时间就停止了。

而由于时间和空间是一体的，当速度达到光速时，意味着空间也会缩短到无限小（尺缩效应）。

所以说，对于光来讲，它没有时间概念，时间是静止的。同时也没有空间概念，任何再遥远的距离对于光来说都是近在咫尺的。

明白了以上这些，就很容易回答一开始的问题了。由于光不能作为参照系，所以问题没有答案，也可以说没有意义。

但如果非要假设光作为参照系，那么答案也不是C，更不是2C。因为光的性质很特殊，在一瞬间可以飞行任何遥远的距离，也就是无穷远。

两束光在一瞬间都飞行了无穷远，根据速度等于距离除以时间来计算，距离无穷大，时间无穷小，那么速度也会是无穷大！而无穷只是一种概念，抽象的数学概念，并不是具体的数，也不存在这样的数！