为什么说光速不能被超越？或许是最浅显易懂的回答环球速看

来源：宇宙探索　2023-05-13 15:23:32

尽量浅显一点！

光速不能被超越最先，可以说是实验发现的。

我们知道太阳在发出光，为了好类比，就像一个加特林，在发射子弹。我们可以当做太阳在发射子弹。

【资料图】

我们知道地球是自转的，你站在赤道上，日出的时候，你实际是在朝着太阳运动，日落的时候你在远离太阳运动。

如果是子弹，你朝着加特林运动，显然子弹相对你变快了，反之你会感觉子弹变慢了。追击相遇问题，小明追小红。这个你应该可以理解吧。

那么把子弹换成光子（说光子比光波更好理解）你朝着光子走，就会发现光子变快了，反之光子会变慢。。。。。。。（好像说得通，但是我们从来没听谁说过，光相对什么什么的速度。这么说好像，，，有点奇怪。）

其实，上个世纪初，上面说的这个实验就做过了，结果发现：

两面测到的光速是一样的。

奇怪了！是不是子弹的比喻有问题？我们换成声波，毕竟光除了粒子还有波的特点。

在空气中，放一个喇叭，我背对喇叭跑，跑得越快，声音相对我越慢。等我跑到和音速相等了，音速就相对于我静止了，每错，一个声音会在我后面一直追我，永远追不上。

这个实验非常有趣，你想想，地球在宇宙中一直运动，如果这个把地球看做一个人，地球向前运动，前面的光速就会变快，后面的光就会变慢，我们就能测量出地球相对宇宙的某种绝对坐标系的速度，是不是很激动！！！！这个坐标系我们暂时叫“以太”。（请尽情吐槽）

这个实验如果换成光做你会发现：

光相对你的速度完全不会变！

光相对你的速度怎么都不会变！

光相对你的速度就是不会变！

真是B了狗了！一定是我们的实验工具出了问题！实际上1900年的人也做是这么想的。

就在这个时候，一个“专利局的职员”写了篇论文。

既然你们发现怎么测光速都不变，那么我就假设光速在任何速度的参考系中都不变！

我发射一个光子，在我看来他的速度是光速C，你朝着光子运动，你的速度是C/2，你看到的光速也是C，

我看到光子走了2000米，你走了1000米，那么你看到光子走了多远呢？一开始我、光子、你是重合的，某一时刻：

我 ------------2000----------------光子

我-----1000-----你--------1000--光子

你看到光子走了1000米

c=s/t

2000÷我的时间 = 光速 = 1000÷你的时间

想让上面的等式成立，就要让你的时间比我的时间慢。

你的时间变慢了！

实际上“专利局的职员”也用了同样的方法，只不过他假设你的速度是V，就此得出了速度越快的物体，时间越慢。我这里不想放公式。你可以根据以上思路，自己推导出这个公式，然后跟 钟慢效应 比一比，推导这个不需要高等数学（这个推导其实是不严谨的。请自己思考为什么不严谨。）

当然，很多人都不相信“时间会变慢”这种鬼话，直到超音速飞机带着铯原子钟，绕着地球转了几圈，铯原子钟真的变慢了。这是后话。

我们书归正传， 为什么说光速不能被超越？因为实验证明，不管在什么地方，测出来的光速都是一样的。

所以我们说子弹的速度是相对枪口的，声音的速度是相对空气(介质)的，只有这个 光速，不需要相对，相对谁都是光速。 因此也不能说光相对谁谁谁的速度，没这个说法。

那么最后提问，这个“专利局的职员”是谁？

略略略~~~~~

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肯定会有高手来找不严谨的地方的。我就是写个最简单的科普。我有时间了一定仔细研究，把漏洞补上！！

关于麦克斯韦和洛伦兹变换：

麦克斯韦是根据电磁理论推导出光速。但是没找到光速相对于谁。于是人们认为是相对于光源，或者相对于以太。

洛伦兹变换应该就是相对论的前身，只不过这个当年是针对电磁学的，后来被推广到了一般情况。（一个坐标系上（x,y,z,t）发生的事件，在另一个坐标系看来是（x1,y1,z1,t1）洛伦兹变换就是说他们之间的关系）

一些FAQ

Q：这个举例其实是不准确的我和光同时出发因为光速始终大于我的速度所以我的视野从启动开始直到光到达2000米终点全程我都看到了即使我到达了1000米终点我看到光仍然是走了2000米只是我和光的距离变成了1000米。

A：首先回答一个问题，为什么叫做相对论，相对论认为，没有绝对的惯性参考系，既每个匀速直线运动的物体，都可以宣布自己是静止的，其他参考系在运动。对于每一个这样的参考系，任何物理公式都成立，并且每个参考系测量的光速都相等。

相对论还有一个描述，“不可能通过物理测量，找到绝对静止的坐标系。”

比如这个例子，在我看来，我是静止的，我说你在运动。同样，你也有权利宣称你是静止的，而我在后退。

你的问题中，你在分析光速的时候，其实是把我当做绝对静止坐标，来分析光速了。

Q：光朝其他方向走怎么办？

Q：为什么不是距离缩短？

A： 是的，距离变短和时间变慢是同时发生的。

问出这个问题，说明你看懂了，且认真思考了。我还不能简单的解释这两个问题，所以这里先给你“复杂的解释”一下。

狭义相对论的证明的顺序大概是这样的：(下面提到我和你就是指上面说的例子

1、首先根据实验到的现象“无法测到光速变化”修改公理：任何惯性参考系（就是静止或者匀速直线运动的参考系）下，做任何物理实验都能得到相同的结果。删掉了 “时间对任何参考系都是相同的” ，改为 “光速对任何参考系都是相同的” 。

2、光速对任何参考系都是相同的推出同时性不再成立。也就是说对一个参考系来说同时发生的事情，对另一个不是同时发生。（这里更进一步解释一下，比如上面我和你运动的例子，在我测量下同时发生的事情，在你的测量下，可能是先后发生的。 这一段很难理解容易习惯性地绕晕而且跟后面的证明关系不大，可以暂时忽略。 ）

3、相对性证明距离变短不会发生在垂直运动的方向。比如你在地面上远离我，这一步证明，我们对某事件发生的高度的测量值（比如爆竹爆炸的高度）是一致的。

4、设计你向前跑，光子向上跑，我不动这个实验（因为你我之间前后运动，根据（3），向上测量的长度是相等的）。推导出 T"=T/(1-v²/c²)^(1/2) 。（我给的算法是不能推导出这个公式的）我只是打个比方。。。。。

5、设计你，我，光子都向前跑的实验，根据（4）获得距离变短公式。

6、根据以上公式，假设两个坐标系下测量的力是相等的，（这个我还不能确定，实际应该是用碰撞实验做的）得出质量增加公式。

7、根据质量增加公式，推导出质能方程 E=mc²。

这只是狭义相对论，广义相对论又修改了公理 “任何参考系下，做任何物理实验都能得到相同的结论。”把惯性去掉了。于是引力加速度和运动加速度是等效的——这部分鬼话我还没能理解，关于广义相对论的论述也是初步理解，你就当我没说就行。

Q：我和你例子里面，“你”测量到光的位移应该从，我开始，所以光的位移还是2000。

A：首先回答一个问题，为什么相对论叫做相对论，相对论认为，没有绝对的惯性参考系，既 每个匀速直线运动的物体，都可以宣布自己是静止的，其他东西在运动。对于每一个这样的参考系，任何物理实验都成立，包括测量光速实验。

相对论还有一个描述，“不可能通过物理测量，找到绝对静止的坐标系。”

比如这个例子，在我看来，我是静止的，我说你在运动。同样，你也有权利宣称你是静止的，而我在后退。

你的问题中，你在分析光速的时候，其实是把我当做绝对静止坐标，来分析光速了。

完！