光速真的是宇宙最快速度吗(以光速为参照物)

爱因斯坦相对论中的“光速限制”让很多人“心有不甘”,总是想尽各种办法试图完成“超光速”,于是就出现了关于“超光速”的很多假设。

光速真的是宇宙最快速度吗(以光速为参照物)(1)

就比如题目中所说。但这种假设是没有意义的,因为光并不能作为任何物体的参照物,为何这样说?

光速不变原理早就暗示了这点!

爱因斯坦狭义相对论的两大前提(公设,也可以理解为公理)是相对性原理和光速不变原理。所谓的光速不变原理,指的并不是“光在真空中的传播速度为30万公里每秒”,而是相对于任何其他参照系,光速都是不变的,与观察者或者光源的运动状态没有关系。

光速真的是宇宙最快速度吗(以光速为参照物)(2)

光速不变原理,恰恰说明了光的特殊性,是光的一种本质属性,也就是说,光和时空是一体的,光速不变是时空的内在秉性。

这就意味着,任何物体(包括光本身)都不能以光为参照系来衡量自己的运动状态,只有静质量不为零的物质才能作为参照系,而光并没有静止质量。

从另外一个角度理解就是,光速不变原理其实就是使用相对性的体现。

更深层的误解是这样的。所谓以各种假设试图超光速的例子(包括今天讨论的例子)其实都是以经典力学思维来思考问题的。

光速真的是宇宙最快速度吗(以光速为参照物)(3)

由于牛顿的经典力学在我们的思维里早已根深蒂固,而且也很符合我们的日常生活经验。比如说相对速度计算,你我分别以5米每秒的速度反方向奔跑,那么我们的相对速度就是10米每秒。

但这种经典力学的思维方式在相对论里的相对时空观里就不再适用,尤其是涉及亚光速或者光速问题。

经典力学的背景是绝对时空观,而爱因斯坦的相对论是相对时空观,彻底打破了绝对时空观的束缚。

说白了,相对论的假设之一(光速不变原理)本来就是建立在否定了经典力学中的绝对时空观基础上,或者说光速不变原理本来就否定了牛顿绝对时空观下的经典力学,如果我们还以经典力学的思维思考光速问题,显然是不合适的。

在牛顿的经典力学体系下,确实没有速度的限制,只要不断给物体施加力,速度就会越来越快。

光速真的是宇宙最快速度吗(以光速为参照物)(4)

但牛顿经典力学都是建立在低速环境下,研究的是低速世界的运动状态,我们平时经历的速度与光速相比相差太大了,很难直接感受到光速状态下的世界。

而相对论和量子力学早已成为现代物理学大厦的两大基石。当然这并不是牛顿经典力学就应该被抛弃,恰恰相反,牛顿经典力学仍旧统治着我们的生活,因为我们仍旧生活在低速世界!

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