假如有一个很大很长的高铁,里面再放一个高铁,依次类推,人坐在最里面,所有高铁同时开动,人有没有可能超越光速?为什么?

秦羽


我觉得提出这个问题的人脑洞是真的大。

首先这个实现起来真的很困难,当然也不能断定未来不会有超光速的实现,但我觉得至少科学家不会用这种费劲的方法实现。

其次根据牛顿运动定律,物体的速度随所选择的参照系的不同而出现不同的相对速度,人站在地面上觉得地面是不动的,其实地球每时每刻都以超高的速度自转,更别说公转了。

所以如果你选择人所在高铁的外一层高铁为参照物,人的速度最高也高不到哪儿去,如果你选择假设静止的地面,排除其他因素,理论上只有你有那么大那么多大高铁,我觉得别说超光速了,简直速度是无上限啊!然而就目前来看,这都是天方夜谭。


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先说结论,无论套了多少个高铁,坐在最里面高铁的人相对于地面的运动速度都不会超越光速。

题主这种想法无非就是想通过速度叠加,使人的速度相对于地面超过光速。如果想要通过该这种方法“超光速”,根本用不着这么麻烦的假设,只要假设高铁以0.6c(光速的60%)的速度相对于地面前进,然后人在高铁上以0.5c的速度相对于高铁向前飞奔,这样按照速度叠加方法,人相对于地面的速度就是0.6c+0.5c=1.1c,即超过了光速。

然而,爱因斯坦的狭义相对论不允许任何物体以超光速运动,因为上述的速度叠加方法在接近光速时不能使用,而是要用下式:

当u=0.6c,v=0.5c时,合速度w≈0.85c

还是根据上式,可以计算出合速度w=c,不管高铁的运动速度有多快,高铁发出的光相对于地面的速度都是光速。这个原理被称为光速不变原理,是狭义相对论的两大基础之一,也是推导出相对论速度叠加公式的根本基础。

需要注意的是,光速不变并非爱因斯坦的假设,而是狭义相对论诞生之前,理论和实验都共同支持了这一现象,爱因斯坦创立狭义相对论正是为了描述这样的物理世界。

另外,如果u和v都远低于光速时,相对论速度叠加公式中的分母就会趋于1,它就会演变为我们在中学物理中所学过的速度叠加方法,所以我们平时所用的方法其实是一种近似。


火星一号


答:不会!当前理论下,任何办法都无法实现“有效信息超过光速”,不是技术问题,而是宇宙规律的本质就是“光速不能超越”!


原因就是狭义相对论限制,1905年,爱因斯坦以“狭义相对论等效原理”和“光速不变原理”为基础,提出狭义相对论,解决了经典力学的众多困境。



狭义相对论的一个直接推论,就是“光速不可超越”,这里指的是“有效信息”的传播速度不能超过光速;物质都是可以携带信息的,所以物质的运动速度都不可能超过光速。


狭义相对论对速度的描述,遵循洛伦兹变换,当物体的运动速度远小于光速时,洛伦兹变换退化为经典力学中伽利略变换。



本质上说,伽利略变换是不对的,只是忽略误差情况下的近似而已。


那么对于题主的疑问,就不难解释,无论你叠加多少高铁,当速度接近光速时,伽利略变换不再适用,符合事实的是洛伦兹变换。

一旦你使用洛伦兹变换,速度就不能超过光速,只能无限接近光速。



另外,也可以用能量守恒来解释,无限加速的物体,接近光速时,需要的能量无限大,这也将导致普通物体无法达到光速(光子可以达到光速)。

“光速不变原理”已被现代物理学认同,任何试图把有“效信息超越光速”的实验都是失败的,没有例外,题主的办法行不通!


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艾伯史密斯


首先是不可能超过光速的

其次也不用说的这么麻烦,我给你简化一下:

假如有一架接近光速的战斗机(90%的光速),它发射了一枚导弹(飞行员测到导弹的速度为0.5倍光速),请问导弹在地面人员眼中速度是多少?超过光速了吗?


估计不少朋友都会脱口而出:1.4倍光速。不过很遗憾,正确答案是0.96倍光速

为什么呢?因为在高速状态下,我们必须考虑到相对论。

在狭义相对论中,专门有这样的一个公式,分析了速度叠加时的情况(见下图

对应到开头所举的例子,等式左边是地面人员的观测速度,等式右边v是战斗机速度,u是飞行员测到的导弹速度,c是光速

而这个公式是怎么来的呢?

这也就涉及到狭义相对论是怎么创立的,或者说它的基本出发点是什么?

两个:光速不变原理和狭义相对性原理

具体内容就不介绍了。再回到题主原本的问题,像俄罗斯套娃般的放置高铁,不管放多少,最里面的那个,速度始终不会超过光速。

期待您的点评和关注哦!


赛先生科普


依然不会超越光速,甚至与光速还有着不小的差距。

假设第一辆高铁比整个宇宙还大还长,里面套进去无数辆高铁,人坐在最里面的那辆,同时开动,作为一个思想实验,这想象起来,还是蛮壮观的。

通常在经典低速运动状态下,一辆车的运动速度是5m/s,一个人在车里面向前走动的速度是0.5m/s,这样呢,按照经典的伽利略变换,这个人相对于地面的运动速度就是5.5m/s。

伽利略变换只能在远小于光速的经典低速运动状态下使用,如果速度非常的快,达到了光速的几分之几的话,就不可以再利用伽利略变换的速度合成法则了。

而改用洛伦兹变换,具体的速度合成公式如下:

W代表着速度合成后的结果,u、v是两个物体的运动速度。

现在来看,那个人坐在这个高铁系统的最里面,假设他的外十层高铁的相对速度已经达到了0.8c,也假设他的外一层高铁的相对速度达到了0.9c,那么此时运用洛伦兹变换后得到的相对速度W是多少呢?

直观上看,不了解洛伦兹变换的人们会想当然的说:0.8c+0.9c=1.7c。可事实情况不是这样。

不信你算算。

最后的结果是:W=0.988372c。

不要认为这个速度非常的接近光速,就想当然的认为最终会达到光速了,它永远也不会达到光速,只能无限逼近。

就算u、v的速度都为光速c,经过计算之后,得到的结果W还是c。

另外,u与v都不可能达到光速,因为,在这个已知宇宙中,静质量不为0的物体永不会达到光速。


一枚游戏科幻迷


我没什么文化,但看了各种复杂的回答,忍不住想说出我简单的理解。

在机场候机大厅里,为了加快旅客的步行速度,会使用平地电梯,想象我们在电梯上行走时,我们的位移速度是电梯速度和行走速度的叠加,我们明显前进的快了。

所以我们假设在一个无限长的平行电梯上安装同样的平行电梯,以此循环,那么在最上面的电梯上的我们的位移速度是无数平行电梯速度的叠加。这个假设与题主的假设类似,因此速度叠加后是能够超越光速的。

对于这个结论我想补充下,因为难免有人误解!假设当所有平行电梯启动前,我站在最顶端的位置为A点,平行电梯同时启动1小时后我的位置为B点。那么AB点之间的距离除以我从A点到达B点所用的时间,即是我的位移速度,这个位移速度是超过光速的。不过假设二郎神在A点位置(没在平行电梯上)观察,那么对于二郎神来说,他所观察到的速度是不会超过光速的,因为在我位移的1小时内,他也许度过了数年的岁月。


用户266024154


你整那么麻烦做啥呢,换个方法:

在高速飞行的神舟飞船上,航天员拿起激光笔,朝着飞船前方发出一道激光。

请问以地球为参照物,此激光速度是多少?

伽利略变换在这儿不好使,得用洛伦兹变换。(v+u)/(1+vu/c²),算来算去,光速不变。

光速为啥不变呢,这事儿我就说不清了。


枫林晚


理论上是可以的,注意是无限叠加。前面很多人提到了飞机发射导弹的问题,其实这两个问题是有本质区别的。

我简单一点说,本题目的意思大概是,一辆高铁时速200。这个时候,如果高铁上有一个人,拿出手机开启导航,那么导航显示他的时速是200还是0?大家开车或者坐在车里都有用手机导航的经历吧,这个时候手机提示的速度是不是就跟车子速度是一样的。所以高铁上的人的速度显然应该是200。

然后这个人在从车尾出发,用20的时速跑向车头。这个时候导航显示他的速度是20还是220或者200呢?这个问题我们这么理解,速度=距离/时间。机场的代步履带大家都知道吧。假设从入口到检票距离是100米。人走过去需要20秒,那么人的速度为5米/秒。站在代步履带上过去也是20秒,那么履带速度也是5米/秒。那么如果人站在履带上走过去,是不是只需要10秒就能把入口到检票100米的路走完了呢?速度是不是就达到了10米/秒?再说的通俗一点。两个人,以同样的速度从入口走到检票口。一个在履带上走,一个平地上走。是不是履带上的那个人用时短,他们既然自身速度是一样的,为什么履带上用时短?因为这个时候速度相加了,虽然他们自身速度一样,但是这个情况下履带上的人的速度大于平地上的。

ok,这个时候大家应该弄明白了如果你在高铁上从车尾跑向车头,那么实际上这个时候你自身的速度已经超过了高铁的速度了。也就是220。那么如果如题目所说,高铁里有高铁,无限叠加,那么最终高铁里的那个人是一定可以甚至超越光速的。大家可以这么想象一下,高铁里有个履带,履带上有个人在走。这个时候人的速度是不是应该是高铁+履带+人。题目说的大概就是这么个意思。

下面再解释飞机上发射导弹的问题。0.6倍光速的飞机发射一枚0.6光速的导弹,为什么导弹的速度不会超光速。继续用最简单的例子,还是机场代步履带。前面说了,人在履带上走速度是相加的。但是这条履带50米处有一个出口。导弹发射,就是离开了飞机,就等于是这个人一直站在履带上,履带5米/秒。到了50米的缺口,人从缺口走下来,继续以5米/秒的速度走。因为人离开了履带,所以这个时候的速度就不存在想加了。

当然这个问题所有的假设都是在一个完全理想的空间里,现实里是不可能达到的,但是在这个完美的空间里,人是可以超过光速的。


悠然自得89114366


其实核心是看参照物。

假如,我拿着手电筒,手电筒照射出光。

以照射出的光为参照物,那么拿着手电筒的我就在光速运动



量子纠缠的速度是光速的四倍。

以一个手电筒上一个量子为参照物,那么我的运动速度就是光速的四倍。


当然,提问者,你也可以在高铁内举着手电来思考我的回答哈。




再往深了想,我们脑子思维速度,只要一瞬间就可以从身边到太阳,而光从太阳来我们身边需要八分钟,可见我们

自身的速度可以达到光速几千倍是没问题的。

不要说 思维是意识不是物质,如果这样说,只能说你不懂科学。。。。


圆凯礼佛


通俗明了的回答,既然问题是成立的,那么也就不要去管什么理论 什么论 什么论了。也不要说什么质量无限大什么的。直接把它当成数学题来算。



我们让高铁速度达到30万公里/小时就超越光速了,那么要放几个高铁呢?一辆高铁300公里/小时来算。

那么就是:300000除以300=1000

答案就是:高铁从外往里数,你坐在第一千列高铁里的速度就是30万公里美秒了。恭喜你超越光速了。

最后如果你想超越光速2倍,也简单,往里再加1000列高铁,3倍就是3千啦,4倍就是4千啦……


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