2008/11/02

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周末一小坨:接近光速的我

jolreal , 01:20 pm / 5,963 pv / 分享到微博

周末一小坨:接近光速的我

问:以(光年减1米/年)速度前进的我,向前开枪,子弹会否超过光的速度?或者说,我向前跑,是不是超过光速了?

答:我们通常用两个方式来回答这个问题。

第一:不能。

没有别的啥的,不能就是不能,你没能推翻爱大佬。我们省去了繁复的论证,不过显然不太符合科学精神。

第二:不能。因为……

接下来的过程不会太难过,就当是对精神力量的锻炼好否。

你的理论建立在这么一个基础上:比如你在一个公共汽车上,公共汽车以u的速度向前行驶,你又以v的速度在车厢内向前移动,你的速度就是u+v。哎呀,这不是不对,不过也可以说是一种假象。

在我们考虑速度叠加的时候,我们使用这么一个(非常符合科学精神的)公式。

w = (u + v)/(1 + uv/c^2)

那,其中c就是光速了,c^2则为光速的平方。从经典力学角度(慢速)来看,uv/c^2就很接近于0,于是变成w=(u+v)/(1+0)=u+v

从另一个角度来说,假定你以0.9c的速度移动,另外给子弹一个0.9c的相对速度(相对你),带入以上的公式后,我们会发现子弹不会达到1.8c的速度,而是

(0.9c + 0.9c)/(1 + [0.9]^2) = 0.994c

等等,难道说开枪的时候,你看到的是子弹像鼻涕一样滑出枪膛的恐怖画面么?不,对你来说,对你来说什么是一样的没有变化,子弹还是以0.9c(相对你)的速度跑掉了。

而对于一个静止的参照物来讲,参照物所观察到的你(或者你的飞船)则收到了一种叫洛伦兹-费兹杰罗收缩的影响:1,对你来说时间减慢了(而你没有任何感知)。2,你和你的飞船(还有枪和子弹)会从你的旅行方向轴被挤压的像个手风琴。

接下来,深入思考一小步:你越快,就越慢,而光速是无法超越的。

[ 上 ] [ 下 ]已有63条评论

  1. vs1358 @ 2008-11-02 13:28:10 #1

    “““
    开始向科学松鼠靠齐?

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  2. 虫大仙 @ 2008-11-02 13:29:13 #2

    貌似有道理又没有道理……狂晕……

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  3. sein @ 2008-11-02 13:31:40 #3

    难道说开枪的时候,你看到的是子弹想鼻涕一样滑出枪膛的恐怖画面么?

    呃,这太 kuso 了。。。

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  4. EMO @ 2008-11-02 13:35:23 #4

    還是回答一比較實際些…

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  5. 不是俺 @ 2008-11-02 13:35:42 #5

    相对论初步……高中物理和大学物理都有这一章。

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  6. jolreal @ 2008-11-02 13:47:11 #6

    @vs1358: 我们如果介绍任何只是,都有前提的,这必须是冷知识

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  7. sunxrise @ 2008-11-02 13:53:24 #7

    公式很有用 扫盲了

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  8. Hammer @ 2008-11-02 13:55:45 #8

    颇有些科学松岛枫的风范。

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  9. 耗子小三 @ 2008-11-02 14:11:20 #9

    ………………对物理很头痛……或者换句话说,你丫接近光速干嘛啊,你不知道现在油价很贵么…………大囧

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  10. calfas @ 2008-11-02 14:21:10 #10

    这个公式叫洛伦兹公式。
    煎蛋小编们好歹也看一看科普书啊。

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  11. calfas @ 2008-11-02 14:23:58 #11

    我的意思是,这个应该算是比较基础的东西了,不是特别“新鲜”了。
    其实有的科学家认为在big bang开始后不久出现过音速超光速的情况。

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  12. Mojo @ 2008-11-02 14:30:58 #12

    哦~~看到这篇突然想起了我那本到现在还没看完的时间简史…orz…

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  13. Aiger @ 2008-11-02 14:39:39 #13

    高中不一定讲,但是大学物理是一定有的……

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  14. jolreal @ 2008-11-02 14:42:26 #14

    没上大学我错过很多东西啊~

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  15. 43 @ 2008-11-02 14:54:44 #15

    参照系!参照系!
    参照系搞清楚了什么都不晕。

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  16. just.魔王 @ 2008-11-02 15:03:37 #16

    貌似·。。。不知道····

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  17. 瓜籽 @ 2008-11-02 15:09:21 #17

    简述为 看起来压扁了,越快越扁,所以很长的距离看起来变短了

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  18. fantasy027 @ 2008-11-02 15:33:44 #18

    倒,上学的东西现在都忘光了 哎,主要是用不上

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  19. 星座 @ 2008-11-02 15:46:04 #19

    学习了,高中的物理早被和谐了。。。

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  20. 最牛逼的人 @ 2008-11-02 16:26:30 #20

    来煎蛋学习,温故而知新

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  21. 雪梨 @ 2008-11-02 17:41:08 #21

    大学公共课《普通物理》前几章内容

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  22. 以前的OP党 @ 2008-11-02 18:15:11 #22

    对于这个公式求极限就可以得出了

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  23. Izual_Yang @ 2008-11-02 18:51:21 #23

    这跟课本上学的东西还是有所不同的,课本上讲的太抽象,不会那么具体地讲“站在哪个参照系上会看到什么情景”。就好比书上只会讲黑洞是巨大的质量坍缩成一个奇点,很少会讲在黑洞附近会看到什么奇异的情景

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  24. rhett @ 2008-11-02 18:55:21 #24

    @以前的OP党: 君now控哪个…..

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  25. 小斌斌@BT @ 2008-11-02 19:12:29 #25

    “光年减1米/秒”?应该是“光速减1米/秒”吧?

    其实能否超越光速,也不是完全没有可能的——其中一种想法就是穿越两点间的空间……

    呃,要说得很明白比较麻烦,不过大家可以考虑,在一张纸上的两个点,按常识来说,两个点之间的最短距离应该是连接两点之间的直线,但假如我们把纸对折起来,把两个点互相接触的话,那么两个点之间最短的距离就变成0了。

    如果把这张纸想象成我们生活的空间,光是两点之间的连线,只要我们有办法把这张“纸”对折起来并且穿越过去,那么从某种意义上我们要比光快了许多。

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  26. Jolreal @ 2008-11-02 19:28:32 #26

    @小斌斌@BT: 光速所谓速度单位不能减米这样的长度单位

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  27. 怪叔叔 @ 2008-11-02 19:47:36 #27

    我想起在MOP上关于在自行车后绑手电筒的试验了.

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  28. flyfield @ 2008-11-02 20:49:08 #28

    显然,题图中的C点,就是超越光速的存在啊!

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  29. woo @ 2008-11-02 21:00:56 #29

    woo
    没看懂

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  30. @ 2008-11-02 21:19:46 #30

    oh..
    这或许是个哲学命题

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  31. tangdou313 @ 2008-11-02 22:37:07 #31

    @小斌斌@BT: 哪就是空间曲面,坍塌,虫洞

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  32. NKDD @ 2008-11-02 23:36:36 #32

    关键是相对论质量,m=m0/(1-v^2/c^2)^0.5,简单的,接近光速的物体,质量无穷大,是无法有加速度的。

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  33. 小斌斌@BT @ 2008-11-02 23:36:44 #33

    @Jolreal: “光年”不是长度单位么?

    光速减“1米/秒”吧,我想原文的意思是??

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  34. 痞子C @ 2008-11-02 23:37:48 #34

    书上这么说的,那是按照书上的理论。你从一开始就用的人家的理论,怎么可能证出来那是不对的。虽然我也上过大物,用过这个公式,但是我还是相信,人类有一天能弄出比光速更快的东西来的。 哈
    我们至少应该抱有希望 而不是为知道这样一个公式感到自豪

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  35. 雪梨 @ 2008-11-02 23:37:58 #35

    @小斌斌@BT: 要么 光年减1米/年,要么 光速减1米/秒

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  36. ugia @ 2008-11-02 23:47:24 #36

    我们高中真没讲过。。好吧,我学文的。。

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  37. lzoeozl @ 2008-11-03 00:44:27 #37

    我喜欢第一个答案~

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  38. lzoeozl @ 2008-11-03 00:45:50 #38

    噢哦~错了,我喜欢第一种回答方式,第二种,要明天早上睡醒了,认真看数学物理时才知道在说什么·

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  39. 蓝冰 @ 2008-11-03 01:11:49 #39

    问一个,A、B两物体在一空间相向运动,哪个时间快哪个时间慢?
    我的理解是正方向运动的物体时间快,所在的空间时间是正常的,而反方向运动的物体时间慢,但。。。
    究竟哪个物体是正方向??

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  40. 小斌斌@BT @ 2008-11-03 05:40:05 #40

    @雪梨: 明白,原来是之前自己看错了,看成了“(光年减1米)/秒”。

    @蓝冰: 参照物问题,看自己需要吧。而且也未必是反方向就变慢的,还要看物体的运动方式,例如是减速、匀速还是加速等。

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  41. 小斌斌@BT @ 2008-11-03 05:46:25 #41

    记起一些事。

    其实超越光速的情况我们已经达到了——只不过所超越的不是真空中的光速,而是在其他介质中的光速罢了。

    在其他介质中,光的速度自然相对于在真空中的光速要慢,印象中如果在这些介质中运动速度要比光快的粒子还会发出“洛伦兹辐射”(希望这名字没有记错)。

    另外,真空中的光速一般认为也不是一成不变的,尤其在宇宙初期,因为在当时还需要考虑宇宙膨胀引致路径增大问题,印象中在相对论还是哪里曾经看到过类似的介绍,记不是很清楚就是了。

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  42. kele @ 2008-11-03 09:04:57 #42

    天喏,你们智商都太高了。。。。。

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  43. 哈种种 @ 2008-11-03 09:51:43 #43

    时间简史

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  44. 墨西哥海鲜 @ 2008-11-03 10:22:45 #44

    有视力一光年的设备吗?

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  45. scanol @ 2008-11-03 10:32:00 #45

    这个好像没什么难的嘛。一帮大老爷们靠想象推导出来的公式,无法通过实践来证明。学过这个玩意,早忘记了。

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  46. Programus @ 2008-11-03 11:35:12 #46

    第一个回答有一点错误。
    不是爱老大说光速最快光速就最快的。(信教的人或许觉得耶老大做得到。)
    事实上是,很多科学家小弟们以前都以为没有极限速度,但是做出来的实验总是证明他们错了。他们又没有我们某些学生那样会编数据,于是光速最快这一客观事实就曝光了。
    爱老大只是因为这一客观事实很无奈的试用了洛伦兹变换提出了相对论。与经典的伽利略变换的最大区别是时间的相对性。

    这一点是很多学习相对论学得不精的人很容易犯的一个错误。(我也没学精,不过至少这个错误我不犯。)

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  47. satay @ 2008-11-03 12:38:59 #47

    谁把脑子借我用用

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  48. @ 2008-11-03 12:44:21 #48

    根据 E=MC2 的经典公式,首先得到的结论是物体的速度越接近光速则其质量会增加,而当非常接近光速时,物体的质量会接近无穷大,在这种时刻,任何企图改变该物体运行趋势的力也必须为无穷大才能使其改变速度或方向,无穷大的力需要无穷大的能力来驱动,无穷大的能量需要…….

    总之,此讨论毫无意义…

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  49. solar @ 2008-11-03 14:00:05 #49

    根据爱因斯坦的理论速度无限大(接近或/和超过光速)的时候,时间会缩短(你越快,就越慢,而光速是无法超越的。)

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  50. malcolm @ 2008-11-03 14:49:57 #50

    这东西太酷了吧

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  51. 麻便便 @ 2008-11-03 15:57:44 #51

    我怀疑的不是用这个公式算出的惊人结论,而是这个公式本身。当然,是在超光速的情况下。

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  52. 小斌斌@BT @ 2008-11-04 07:07:19 #52

    其实爱因斯坦的相对论很大部分已经被实验证明了,不过有些需要在高能粒子里面体现就是了。例如时间变慢的情况,已经有观察到粒子在接近光速的速度运动时,半衰期变长就是了。

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  53. 走向坟墓 @ 2008-11-05 16:09:18 #53

    现在的世界是三维的,如果创造一个第四维,那么在第四维经过很短的距离就能跨越在三维环境下很长的距离,就像一张纸是二维的,之上的两点离的很远,但是,把纸折一下,使他变成三维的,这样,两个点就离的很近了。所以,所谓的速度极限,是指某个维数一定的情况下,才出现的极限值,如果可以发现第四维,那么。。。。。。。。嘿嘿

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  54. 涡流 @ 2008-11-06 16:35:49 #54

    @走向坟墓: 量子力学和热力学中都有对多维空间的讨论和研究
    如果实验发现第四维
    是单独的个体
    和目前三维联系不大
    那就囧了

    这册cren的实验很关键

    上次还和一个cern的法国佬聊天

    他们其实心里有没有谱

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  55. Zs @ 2008-11-06 21:14:55 #55

    @calfas:

    这个音速应该是指d(压强)/d(密度)吧,那时太空中不是空气分子,所以不是340m/s的地面大气的音速。

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  56. Zs @ 2008-11-06 21:23:10 #56

    @scanol:?

    狭义相对论的公式只要高中数学就行,只是物理思想稍难理解。

    另外相对论不是“无法通过实践来证明”,都已经应用了。
    比如现在天上的卫星,地上医学辐射类设备等等要考虑相对论修正或者直接是相对论的应用。

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  57. aj @ 2008-11-09 23:47:42 #57

    真想借这帖相亲一把阿。。。应该有不少喜欢科学又有煎蛋幽默感的gg吧。。

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  58. nonu @ 2008-11-10 00:14:07 #58

    @aj: 相亲!?。。。。

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  59. ink @ 2008-11-10 00:22:13 #59

    你如果是在纸上的话
    那么对折过后,你还是原来?

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  60. aiia @ 2008-11-16 11:25:24 #60

    现在才知道学物理这么有趣!我也赶紧拿起我那本了…

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  61. AA牌熊仔饼 @ 2009-05-22 20:57:16 #61

    我坦白··一看这东西就晕了···

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  62. 蛋壳儿 @ 2009-05-27 12:20:42 #62

    去把《时间简史》翻出来看看
    人类真的有一天能解决时间和空间的问题吗

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  63. 朱子家训 @ 2009-07-23 15:25:14 #63

    晕…

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