假如有一個很大很長的高鐵,裡面再放一個高鐵,依次類推,人坐在最裡面,所有高鐵同時開動,人有沒有可能超越光速?爲什麼?

秦羽


我覺得提出這個問題的人腦洞是真的大。

首先這個實現起來真的很困難,當然也不能斷定未來不會有超光速的實現,但我覺得至少科學家不會用這種費勁的方法實現。

其次根據牛頓運動定律,物體的速度隨所選擇的參照系的不同而出現不同的相對速度,人站在地面上覺得地面是不動的,其實地球每時每刻都以超高的速度自轉,更別說公轉了。

所以如果你選擇人所在高鐵的外一層高鐵為參照物,人的速度最高也高不到哪兒去,如果你選擇假設靜止的地面,排除其他因素,理論上只有你有那麼大那麼多大高鐵,我覺得別說超光速了,簡直速度是無上限啊!然而就目前來看,這都是天方夜譚。


邸客互娛


先說結論,無論套了多少個高鐵,坐在最裡面高鐵的人相對於地面的運動速度都不會超越光速。

題主這種想法無非就是想通過速度疊加,使人的速度相對於地面超過光速。如果想要通過該這種方法“超光速”,根本用不著這麼麻煩的假設,只要假設高鐵以0.6c(光速的60%)的速度相對於地面前進,然後人在高鐵上以0.5c的速度相對於高鐵向前飛奔,這樣按照速度疊加方法,人相對於地面的速度就是0.6c+0.5c=1.1c,即超過了光速。

然而,愛因斯坦的狹義相對論不允許任何物體以超光速運動,因為上述的速度疊加方法在接近光速時不能使用,而是要用下式:

當u=0.6c,v=0.5c時,合速度w≈0.85c

還是根據上式,可以計算出合速度w=c,不管高鐵的運動速度有多快,高鐵發出的光相對於地面的速度都是光速。這個原理被稱為光速不變原理,是狹義相對論的兩大基礎之一,也是推導出相對論速度疊加公式的根本基礎。

需要注意的是,光速不變並非愛因斯坦的假設,而是狹義相對論誕生之前,理論和實驗都共同支持了這一現象,愛因斯坦創立狹義相對論正是為了描述這樣的物理世界。

另外,如果u和v都遠低於光速時,相對論速度疊加公式中的分母就會趨於1,它就會演變為我們在中學物理中所學過的速度疊加方法,所以我們平時所用的方法其實是一種近似。


火星一號


答:不會!當前理論下,任何辦法都無法實現“有效信息超過光速”,不是技術問題,而是宇宙規律的本質就是“光速不能超越”!


原因就是狹義相對論限制,1905年,愛因斯坦以“狹義相對論等效原理”和“光速不變原理”為基礎,提出狹義相對論,解決了經典力學的眾多困境。



狹義相對論的一個直接推論,就是“光速不可超越”,這裡指的是“有效信息”的傳播速度不能超過光速;物質都是可以攜帶信息的,所以物質的運動速度都不可能超過光速。


狹義相對論對速度的描述,遵循洛倫茲變換,當物體的運動速度遠小於光速時,洛倫茲變換退化為經典力學中伽利略變換。



本質上說,伽利略變換是不對的,只是忽略誤差情況下的近似而已。


那麼對於題主的疑問,就不難解釋,無論你疊加多少高鐵,當速度接近光速時,伽利略變換不再適用,符合事實的是洛倫茲變換。

一旦你使用洛倫茲變換,速度就不能超過光速,只能無限接近光速。



另外,也可以用能量守恆來解釋,無限加速的物體,接近光速時,需要的能量無限大,這也將導致普通物體無法達到光速(光子可以達到光速)。

“光速不變原理”已被現代物理學認同,任何試圖把有“效信息超越光速”的實驗都是失敗的,沒有例外,題主的辦法行不通!


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艾伯史密斯


首先是不可能超過光速的

其次也不用說的這麼麻煩,我給你簡化一下:

假如有一架接近光速的戰鬥機(90%的光速),它發射了一枚導彈(飛行員測到導彈的速度為0.5倍光速),請問導彈在地面人員眼中速度是多少?超過光速了嗎?


估計不少朋友都會脫口而出:1.4倍光速。不過很遺憾,正確答案是0.96倍光速

為什麼呢?因為在高速狀態下,我們必須考慮到相對論。

在狹義相對論中,專門有這樣的一個公式,分析了速度疊加時的情況(見下圖

對應到開頭所舉的例子,等式左邊是地面人員的觀測速度,等式右邊v是戰鬥機速度,u是飛行員測到的導彈速度,c是光速

而這個公式是怎麼來的呢?

這也就涉及到狹義相對論是怎麼創立的,或者說它的基本出發點是什麼?

兩個:光速不變原理和狹義相對性原理

具體內容就不介紹了。再回到題主原本的問題,像俄羅斯套娃般的放置高鐵,不管放多少,最裡面的那個,速度始終不會超過光速。

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賽先生科普


依然不會超越光速,甚至與光速還有著不小的差距。

假設第一輛高鐵比整個宇宙還大還長,裡面套進去無數輛高鐵,人坐在最裡面的那輛,同時開動,作為一個思想實驗,這想象起來,還是蠻壯觀的。

通常在經典低速運動狀態下,一輛車的運動速度是5m/s,一個人在車裡面向前走動的速度是0.5m/s,這樣呢,按照經典的伽利略變換,這個人相對於地面的運動速度就是5.5m/s。

伽利略變換隻能在遠小於光速的經典低速運動狀態下使用,如果速度非常的快,達到了光速的幾分之幾的話,就不可以再利用伽利略變換的速度合成法則了。

而改用洛倫茲變換,具體的速度合成公式如下:

W代表著速度合成後的結果,u、v是兩個物體的運動速度。

現在來看,那個人坐在這個高鐵系統的最裡面,假設他的外十層高鐵的相對速度已經達到了0.8c,也假設他的外一層高鐵的相對速度達到了0.9c,那麼此時運用洛倫茲變換後得到的相對速度W是多少呢?

直觀上看,不瞭解洛倫茲變換的人們會想當然的說:0.8c+0.9c=1.7c。可事實情況不是這樣。

不信你算算。

最後的結果是:W=0.988372c。

不要認為這個速度非常的接近光速,就想當然的認為最終會達到光速了,它永遠也不會達到光速,只能無限逼近。

就算u、v的速度都為光速c,經過計算之後,得到的結果W還是c。

另外,u與v都不可能達到光速,因為,在這個已知宇宙中,靜質量不為0的物體永不會達到光速。


一枚遊戲科幻迷


我沒什麼文化,但看了各種複雜的回答,忍不住想說出我簡單的理解。

在機場候機大廳裡,為了加快旅客的步行速度,會使用平地電梯,想象我們在電梯上行走時,我們的位移速度是電梯速度和行走速度的疊加,我們明顯前進的快了。

所以我們假設在一個無限長的平行電梯上安裝同樣的平行電梯,以此循環,那麼在最上面的電梯上的我們的位移速度是無數平行電梯速度的疊加。這個假設與題主的假設類似,因此速度疊加後是能夠超越光速的。

對於這個結論我想補充下,因為難免有人誤解!假設當所有平行電梯啟動前,我站在最頂端的位置為A點,平行電梯同時啟動1小時後我的位置為B點。那麼AB點之間的距離除以我從A點到達B點所用的時間,即是我的位移速度,這個位移速度是超過光速的。不過假設二郎神在A點位置(沒在平行電梯上)觀察,那麼對於二郎神來說,他所觀察到的速度是不會超過光速的,因為在我位移的1小時內,他也許度過了數年的歲月。


用戶266024154


你整那麼麻煩做啥呢,換個方法:

在高速飛行的神舟飛船上,航天員拿起激光筆,朝著飛船前方發出一道激光。

請問以地球為參照物,此激光速度是多少?

伽利略變換在這兒不好使,得用洛倫茲變換。(v+u)/(1+vu/c²),算來算去,光速不變。

光速為啥不變呢,這事兒我就說不清了。


楓林晚


理論上是可以的,注意是無限疊加。前面很多人提到了飛機發射導彈的問題,其實這兩個問題是有本質區別的。

我簡單一點說,本題目的意思大概是,一輛高鐵時速200。這個時候,如果高鐵上有一個人,拿出手機開啟導航,那麼導航顯示他的時速是200還是0?大家開車或者坐在車裡都有用手機導航的經歷吧,這個時候手機提示的速度是不是就跟車子速度是一樣的。所以高鐵上的人的速度顯然應該是200。

然後這個人在從車尾出發,用20的時速跑向車頭。這個時候導航顯示他的速度是20還是220或者200呢?這個問題我們這麼理解,速度=距離/時間。機場的代步履帶大家都知道吧。假設從入口到檢票距離是100米。人走過去需要20秒,那麼人的速度為5米/秒。站在代步履帶上過去也是20秒,那麼履帶速度也是5米/秒。那麼如果人站在履帶上走過去,是不是隻需要10秒就能把入口到檢票100米的路走完了呢?速度是不是就達到了10米/秒?再說的通俗一點。兩個人,以同樣的速度從入口走到檢票口。一個在履帶上走,一個平地上走。是不是履帶上的那個人用時短,他們既然自身速度是一樣的,為什麼履帶上用時短?因為這個時候速度相加了,雖然他們自身速度一樣,但是這個情況下履帶上的人的速度大於平地上的。

ok,這個時候大家應該弄明白瞭如果你在高鐵上從車尾跑向車頭,那麼實際上這個時候你自身的速度已經超過了高鐵的速度了。也就是220。那麼如果如題目所說,高鐵裡有高鐵,無限疊加,那麼最終高鐵裡的那個人是一定可以甚至超越光速的。大家可以這麼想象一下,高鐵裡有個履帶,履帶上有個人在走。這個時候人的速度是不是應該是高鐵+履帶+人。題目說的大概就是這麼個意思。

下面再解釋飛機上發射導彈的問題。0.6倍光速的飛機發射一枚0.6光速的導彈,為什麼導彈的速度不會超光速。繼續用最簡單的例子,還是機場代步履帶。前面說了,人在履帶上走速度是相加的。但是這條履帶50米處有一個出口。導彈發射,就是離開了飛機,就等於是這個人一直站在履帶上,履帶5米/秒。到了50米的缺口,人從缺口走下來,繼續以5米/秒的速度走。因為人離開了履帶,所以這個時候的速度就不存在想加了。

當然這個問題所有的假設都是在一個完全理想的空間裡,現實裡是不可能達到的,但是在這個完美的空間裡,人是可以超過光速的。


悠然自得89114366


其實核心是看參照物。

假如,我拿著手電筒,手電筒照射出光。

以照射出的光為參照物,那麼拿著手電筒的我就在光速運動



量子糾纏的速度是光速的四倍。

以一個手電筒上一個量子為參照物,那麼我的運動速度就是光速的四倍。


當然,提問者,你也可以在高鐵內舉著手電來思考我的回答哈。




再往深了想,我們腦子思維速度,只要一瞬間就可以從身邊到太陽,而光從太陽來我們身邊需要八分鐘,可見我們

自身的速度可以達到光速幾千倍是沒問題的。

不要說 思維是意識不是物質,如果這樣說,只能說你不懂科學。。。。


圓凱禮佛


通俗明瞭的回答,既然問題是成立的,那麼也就不要去管什麼理論 什麼論 什麼論了。也不要說什麼質量無限大什麼的。直接把它當成數學題來算。



我們讓高鐵速度達到30萬公里/小時就超越光速了,那麼要放幾個高鐵呢?一輛高鐵300公里/小時來算。

那麼就是:300000除以300=1000

答案就是:高鐵從外往裡數,你坐在第一千列高鐵裡的速度就是30萬公里美秒了。恭喜你超越光速了。

最後如果你想超越光速2倍,也簡單,往裡再加1000列高鐵,3倍就是3千啦,4倍就是4千啦……


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