86公里的爱情

不要用牛顿力学的思想结合相对论说事

很多人说着相对论的基本假设，本质上却还在用牛顿力学的伽利略变换公式，把速度做一个简单的加法来表示速度的叠加，这其实史牛顿经典物理学框架下的结果，在这个框架是有适用范围的，那就是宏观低速。这速度都光速了，还咋算是宏观低速？

其实这根本不怪牛顿，牛顿的时代观测技术有限，他之前的伽利略想测光速都没有测明白。所以，牛顿的是认知的世界就是宏观低速的，所以他才会用这样的表述。

而爱因斯坦的相对论不同之处在就于不仅能够把牛顿的宏观低速的结果涵盖到理论当中，其次，他还能够描述高速状态下。

而我们要用的速度变换公式是下面这样的：

我们直接来带数进去试试，如果人相对于飞船u'=10m/s，飞船v=c，带入计算，会发现结果还是光速，根本超越不了。这是公式解出来的结果，但是实际上，有个问题我要注意，物质是不可能加速到光速的，因为这需要无限大的能量。其次，随着速度的增加，质量其实也在增加，所以当人被加速到一定程度的时候，人是动不了的。

也就是说，首先，带入计算之后结果还是光速，其次飞船通过纯加速是不可能达到光速的。当速度达到一定程度时，由于质量的增加，人是动弹不得的，更不要说走了。

钟铭聊科学

这是个很容易想到的问题。狭义相对论早已给出了回答：不会，在地面看起来你的速度仍然是光速。

要理解这个结论，首先要明白，为什么这会成为一个问题。你的直觉是什么？是“在地面看来，你的速度等于飞船相对于地面的速度加上你相对于飞船的速度”，对不对？

好，这是生活中的常识。但在相对论中，这个常识是错误的！

让我们用数学把这个问题表述得简洁一些。有两个互相之间做匀速直线运动的参照系，在1号参照系看来2号参照系的速度是u，而一个物体在2号参照系中的速度是v，而且这两个速度在同一个方向上。我们把这个物体在1号参照系中的速度记作v'。那么，你的常识就是：

v' = v + u。

这个式子叫做“伽利略变换”，是意大利科学家伽利略（1564-1642）最先注意到的。

在日常生活中，伽利略变换是正确的。比如说，你在一辆汽车上跑步，你相对于汽车的速度是5米每秒，汽车相对于地面的速度是15米每秒，那么你相对于地面的速度就是20米每秒。

但是，相对论会告诉你，伽利略变换只是个近似公式，真正准确的公式是：

v' = (v + u) / (1 + uv/c^2)。

其中c是光速，大约30万公里每秒，^2表示“平方”。这个公式叫做“洛伦兹变换”，是由荷兰科学家洛伦兹（1853-1928）发现的（不是爱因斯坦哦，爱因斯坦提出了狭义相对论的理论体系，但洛伦兹变换在此之前就发现了）。它相当于在伽利略变换的基础上，加了一个1 + uv/c^2的修正因子。

洛伦兹

这个公式会告诉你什么呢？

当u和v跟光速相比很小时，uv/c^2接近于0，分母1 + uv/c^2接近于1，这时v'基本上就是v + u，你就回到了伽利略变换。

在上面那个u = 15米每秒，v = 5米每秒的例子中，情况就是如此。如果你把精确的式子代进去，会发现对结果的修正只有10的负16次方的量级，也就是说要到小数点后第16位才能显示出差别，这样小的效应甚至都超出了仪器的探测能力。

但是，当u或者v跟光速可以相比时，情况就不同了，这时你就要严肃对待这个1 + uv/c^2的修正因子了。

例如，u = v = c/2，你相对于汽车和汽车相对于地面都以光速的一半运动，这时会怎么样？你的直觉是v' = c，你相对于地面达到了光速。但正确结果是，v' = (1/2 + 1/2) / (1 + 1/4) c = 1 / (5/4) c = (4/5) c。在地面看来，你的速度是光速的80%，仍然低于光速！

再来看，如果u = v = (3/4) c呢？这时你的直觉是v' = (3/2) c，你相对于地面超过光速（这是很多人设想的超过光速的办法）。但正确结果是，v' = (3/4 + 3/4) / (1 + 9/16) c = (3/2) / (25/16) c = (24/25) c。你离光速更近了，达到了光速的96%，但仍然低于光速！

实际上，用一点初中级别的数学就可以证明，如果u和v都小于c，v'必然也小于c（你不妨来证明看看）。也就是说，希望通过运动叠加的方式达到光速，是不可能的。

最后来看题目中的情况。这时u = c，你的直觉是v' = v + c，但洛伦兹变换的结果是什么呢？

是v' = (v + c) / (1 + v/c)。这个式子化简以后是什么？

就是c啊！

在地面看来，你的速度仍然是光速！

你以为会是光速加上v，但v这部分刚好完全被洛伦兹变换相对于伽利略变换的修正吃掉了，剩下的仍然是光速。

你很容易发现，如果u和v中有一个等于c，那么v'就等于c。如果u和v都等于c，v'还是等于c。

经常有人问：“如果两束光相向而行，那么在一束光看来另一束光的速度是不是2c？”现在你知道了，答案仍然是c。

总之，光速有这么一种特性，能击败一切的通过变换参照系对它进行修正的努力。无论你怎么换参照系，光速总是那么多，既不会更高，也不会更低。这正是相对论的基本原理之一，叫做“光速不变性”。所以在《三体》中，用一个无论在什么距离看起来都同样高的王子来比喻光速。

最后，有两点需要提醒一下。

一，这个题目说得有点问题，因为根据相对论，飞船这种“静质量”不为零的物体是不可能达到光速的，只有光这种“静质量”为零的物体才会以光速运动。关于这一点，可以参见我的另一个回答“光是如何达到光速的？”（https://www.wukong.com/answer/6448603586589884685/）。所以原题目最好改成“在一个飞行的飞船上有一束光，在地面看来它比光速快吗”。也就是说，与其问u = c会发生什么，不如问v = c会发生什么。不过，这对于本文的内容并没有影响，因为你可以注意到，在洛伦兹变换中u和v的地位是完全等价的，把两者换一下得到的是同样的公式。

二，洛伦兹变换明显违反日常生活的直觉，但科学界早就承认它是正确的。这不是因为科学家喜欢标新立异，而是因为它符合实验结果。如果你坚持伽利略变换，就会预测一些错误的实验结果。比如说，通过测量在地球运动的不同方向上光速的区别，就可以确定地球在宇宙中的绝对速度。这个实验叫做“迈克尔孙-莫雷实验”。这个实验真的做了，结果却是测量不到在地球运动的不同方向上光速有任何区别！现在，你明白洛伦兹变换的威力了吧？

袁岚峰

如果有人在光速飞船上跑步，那他的速度会超过光速吗？这是否打破了爱因斯坦所说的光速最快理论？

类似这样的问题还有很多，人们无非就是想找出超光速的反例，以此来推翻爱因斯坦的相对论。但事与愿违，超光速反例都是无法成立的，爱因斯坦的相对论始终有效。对爱因斯坦的理论没有理解爱因斯坦对于光速的描述。

首先，速度是一种相对的概念。相对于飞船而言，飞船上跑步者的速度肯定不会超光速，而只是跑步的速度。但即便相对于地面而言，跑步者的速度也不会超光速，而是还为光速。那么，为什么跑步者的速度不受跑步速度加上光速呢？而是还会等于光速这样奇怪的结果呢？

事实上，我们在生活中所使用的速度叠加方法只是相对论的近似，在速度远低于光速的情况下可以使用，但无法在接近光速或者达到光速之时使用。在亚光速和光速的情况下，相对论给出的速度叠加公式如下：

可以看到，上述公式比我们所熟知的公式多出了一个1/(1+uv/c^2)因子。在速度远低于光速之时，uv/c^2趋向于0，该因子趋向于1，所以速度叠加公式就变成了我们熟悉的形式：w≈u+v。

举个例子，如果飞船相对于地面的速度为100米/秒，飞船上的人以10米/秒的速度奔跑，那么，飞船上的人相对于地面的速度为110米/秒。用狭义相对论算出的结果约为109.999999999998776米/秒，这只比近似值小了0.000000000001224%。即便在精度要求极高的航天领域，也可以忽略如此微小的误差。

然而，如果涉及到亚光速和光速运动，就只能利用相对论。假设飞船的速度为光速80%（0.8c），飞船上向前发射出速度为光速30%（0.3c）的石头，那么，石头相对于地面的速度不是w=0.8c+0.3c=1.1c>c，而是w=(0.8c+0.3c)/(1+0.8c·0.3c/c^2)≈0.887c

而在光速的情况下，结果更为特别。如果飞船的速度u为光速c，无论跑步者的速度v为多少，那么，跑步者相对于地面的速度为w=(c+v)/(1+c·v/c^2)=c，也就是说，跑步者的速度还是保持光速（c），而不是超光速（c+v）。

另一方面，对于存在静质量的物体，例如，宇宙飞船，或者人，都不可能以光速运动。关于这一点，可以从相对论的动能公式中推导出来：

一旦静质量不为零的物体达到光速，动能就会变得无穷大，这显然是没有意义的，因为没有无穷大的能量。

为了更符合相对论原理，上述例子可以改成如下的形式：飞船以低于光速的速度相对于运动，并且飞船在前进的方向上发出一束光，那么，这束光相对于地面的速度是多快？

结果跟上面一致，运动飞船发出的光不会以超光速运动，而是还会保持光速，无论飞船达到多快的速度都是如此，这就是当年爱因斯坦推导狭义相对论的立足原理之一：光速不变原理。

光速不变原理并非是爱因斯坦无端臆想出来的，而是有着理论（麦克斯韦电磁场方程组）和实验（迈克尔逊-莫雷干涉实验、光行差效应）的有力支持。并且从狭义相对论中推导出的各种结论与实验结果非常吻合，这足以证明该理论的有效性。

火星一号

这个问题在大学物理上就会讲的。

假如说飞船接近了光速(爱因斯坦假设光是最快的，也就是说飞船是达不到c的)，又假设飞船周围又很多恒星在发光，那么按照牛顿的世界观，是不是迎面射来的光和飞船相对速度是2c，而后面的光子和飞船相对速度是无限接近0呢，不是的！

此时，你在飞船参照系上观察，你会发现，光的轨迹发生了变化，你后面的恒星发生了移动，逐渐向你前进的方向移动，飞船越接近c，你前方的恒星越密集，仿佛时空发生了扭曲，而且，你看到的光子的速度依然是c。

这就是光行差效应！

这是光源不动的现象，同理，还有光源动观察者不动的情况下会出现“前灯效应”。简单说一下，就是点光源(实际是不存在的)相对你静止时(比如你头上的台灯)，光子以球状向外辐射，现在光源加速，这时，光源不再以球状向外辐射，而是以一个圆锥向前辐射光子圆锥的顶大小与光源的速度有关。

总之，相对论假设1光速是最快的，2光在任何参照系里都是c。为了满足这个假设，时空也会“扭曲”。

怎么样，理解不了吧，哈哈哈我也理解不了，这就是相对论。。。

十万伏特w

首先恭喜你，你成功地推翻了相对论，成功把爱因斯坦踩在脚下，可以去申请诺贝尔奖了！

但我知道你不会去申请诺贝尔奖的，因为你知道无论如何你不会超过光速，如果真的如此简单地就超光速了，也轮不到你去申请诺贝尔奖，爱因斯坦也不会如此伟大！

但你就是不明白以问题中的方式为什么就不能超越光速呢？

简单说，类似问题中这种超越光速的方法只是因为还在用牛顿的绝对时空观思考问题，在绝对时空观中深深不能自拔。

在小学我们都知道了相对速度的概念，我以8米每秒速度奔跑，你以同样的速度反向奔跑，我们的相对速度是多少？

我们都知道是16米/秒，这就是绝对时空观下得出的结果。但如果我说并不是16米/秒呢？你是不是认为我疯了？

严格来讲还真不是！只是结果非常非常接近16米/秒，以至于我们完全没有必要计较那一点点误差，如果非要计较反而会更麻烦！

不过当速度达到亚光速时，速度对于时空的影响就比较明显了，我们就不能用伽利略变换：v' = v + u（基于绝对时空观的相对速度计算）了，而必须用到洛伦兹变换：v' = (v + u) / (1 + uv/c^2)

说白了，伽利略变化就是洛伦兹变换在低速世界的近似值！而洛伦兹变换也是爱因斯坦相对论公式中的重要基础公式之一，爱因斯坦相对论的核心思想就是光速不变，在任何参照系下，任何运动形式下，光速都不会改变！

宇宙探索

很高兴回答这个问题。首先可以明确的告诉你！不会超过光速的！记得高中物理的时候就考个这个题目，记忆犹新。为什么？我们一起来看下：

首先相对论有狭义相对论和广义相对论之说，这个不知道你是否有听说过。什么叫狭义相对论呢？顾名思义，就是比较狭窄的理论，在一定的范围内是适用的。在物理学中指的就是物体速度是低速的时候（这个速度是相对于光速是低速的），这个理论是可行的。这个时候，物体的速度是可用牛顿运动定律去计算或者解释的。比如说，你在火车上跑的速度是5m/s，火车的速度是108km/h，那么你的相对于地面的速度是多少。我相信这个大家都可以做出来，就是5+30=35(m/s)。即你想对于地面的速度是35m/s。这里解答时候你有没有注意到一个事情，就是相对速度。是的，就是相对地球而言的速度，说白了就是一个参照物。我们平常说的速度都是相对速度，当然一般都是相对于地面。而狭义相对论里面也是有参照物的，也就是参考坐标系。

上面说了低速，高速怎么解决呢。当然就是广义相对论。广义相对论不仅适合高速还适合低速，只是低速是，两者相差甚微，可以忽略。这个是爱因斯胆说的。也就是说当物体接近速度时，不能简单的用牛顿运动定律去计算。说明白点就是不能进行简单的加减乘除法则。那么用什么公式去计算呢？这个就要用到洛伦兹变换，至于这个怎么变换就不描述了。感兴趣的可以百度，有变换公式的（不懂的可以找我交流，我可以给你推算），这里就不详细说明了。而且爱因斯坦也说过，任何物体都不会超过光速的。这个也很好的说明了这个问题。所以说不会超过光速的。

总而言之，当物体速度是高速或者接近光速时，我们不能再用简单的牛顿运动定律去计算。很多都会发生变化，比如质量，长度。质量会变的很大，长度会变得很小（有一个问题已经写了公式，质量，长度跟速度的关系，感兴趣也可以跟我交流。也是来源于爱因斯坦的相对论）。

以上，你们都明白了吗。我觉得说的已经很清楚了。喜欢这篇文章就点个赞吧！谢谢！如有问题，欢迎交流！

为你解车

爱因斯坦说光速最快，我在一个以光速的飞船上跑步，相对来说你的确比光速快。如果你和另一个人在坐一起，另一个人不动，你向前跑步。不动的那个人显然是飞船的速度。你向前跑步了，离开了那个人。速度一定不是那个人的速度。是什么呢？超光速。。。光速不变的本质，是因为光是电磁波，一切波离开波源后就独立存在，不再受波源加速，波源的运动只能改变形成一个波的时间，就是频率。波的速度由介质决定。。。在音速飞行的飞机上向前发射声波，声波速度不能叠加，没有超音速。但是向前发射炮弹，速度就可以叠加了，是两个速度的和。。。为什么是这样的呢？因为波是特殊物质，没有质量的物质，没有惯性，不受波源运动加速。但是有质量的人，和炮弹就不同了，可以被运动物体加速。。。也就理解了，如果在光速飞船上发射光，不能超光速。反而人向前跑步可以超光速的道理。同样音速飞机，音源发声不能超音速，但人向前跑一步就可超音速，发射炮弹也可超音速，太奇怪了吧！

cx1944

光速不变早在爱因斯坦相对论前“迈克尔逊-莫雷”实验中就初现端倪了，当时的迈克尔逊和莫雷还是“以太”学说的信奉者，并且企图测量出地球在以太中的行进速度，结果却发现无论怎样测速度都是不变的，也就是说物理学家设想了几百年的“以太”其实根本不存在。

爱因斯坦在了解到“迈克尔逊-莫雷实验”的研究成果之后便在狭义相对论中大胆摒弃了“以太”，取而代之的是光速在任何条件下都不变的“光速不变原理”，并且狭义相对论指出在计算近光速时的相对速度时要使用洛伦兹变换而不是伽利略变换。

在以往的牛顿物理学中，我们计算物体间的相对速度就是简单的将两个速度叠加起来，但上个世纪初物理学家们已经知道了牛顿的理论在近光速下是没有效果的，因此在计算两束光的相对速度以及其他带有光速的问题时，简单的将两个速度叠加是错误的做法。

如果真的有人在无限接近光速的飞船内的话，飞船内部其实还是正常光速的，也就是说飞船内部的人依旧可以自由行走，他的速度也并没有超过光速。

光速飞船内的人其实就像高铁内的人一样，虽然高铁本身正在飞速前进，但高铁内的人只是被动获得了高铁的速度，并不是说在高铁里面跑步的速度超过了高铁的速度。

宇宙探索未解之迷

应该不会，

应该会，

首先明白牛顿的要有引力

在明白爱因斯坦的光速效应

既然飞船是光速，那么人就是低速，

那么飞船突然静止，他的惯性也应该是光速

那么里面的人就是低速

这个问题是牛顿的速度与爱因斯坦的光速不变相结合

那么用等效原理

飞船光速突然静止就是惯性为光速

假设，飞船每秒的速度为光速每秒30万公里

在一个没有星系的真空地带，也没有要有引力的场，那么就可以抛开很多多不必要的事情

在真空中任何速度的初速度在到加速度，在到加速度极限等于最后的匀速运动

那么光的初速度，加速度，匀速会是一秒钟全部完成吗？

如果一秒钟光的速度30万公里，那么分割开成30万公里除以每一米的传播时间，也应该是3亿米分之1秒，

那么思想实验，当有一个设备能精确到3亿分子1秒的开关，那么这个开关在3亿分之1秒开，3亿分之2秒关，那么这个时间段，光速不变原理的话，那么在这个时间下，光速不变原理，似乎也会发生变化，但是似乎也不会发生变化

为什么呢，因为光一旦开，无论你何时关闭，这个能量已经开始传播在真空，时间也就没有了后续，直到地球用的一秒，然后才定义的对吧？

换位思考，如果我们生活在金星，那么我们对于时间的认知，在去测量光速，那么我们定义的光速又是多少米每秒呢？

所以光源一旦开启，任何假设都是失败，那么就用地球时间，一秒30万公里计算

回头看宇宙飞船，假设宇宙飞船是一张光速的平面床，你走到床边往前跳，你会超越光速吗？那么我思想实验可以做个参考

火车头和火车尾，假设火车是光速，那么在火车在光速匀速运动，人往火车头匀速前进的火车头跳，制造是往上跳落下，那么始终会在火车上，而在其他位置就会偏离火车路径，就会掉下火车，所以把火车换到飞船

那么光速飞船在真空静止的一瞬间，你在宇宙中也会是等效的光速惯性方向是任何方向光速前进，

如果飞船不静止，你往飞船匀速直线飞行的路径往他的路径前跳也就是他→方向，那么你离开这个载体惯性的最大速度就是光速，所以你跳起来，也是光速，落下也是光速，与时间无关，你不可能说跳起一秒，还落下吧，因为在真空里，你的方向是跟随运动方向→一致，所以惯性力就＝运动的最终速度加方向，当然方向是任何方向的全纬。

所以宇宙飞船起跳的人，如果跟光速运动方向一致，那么他最终的惯性等价他的载体速度。

但是真空到底有没有其他物质，我想可以用张量计算

用一弹簧手弩，设置好弹簧的距离，计算好弹性的张量，射出去的物质，比如钢箭，这个钢箭具有很多信息，可以记录在真空的初速度，加速度，匀速度，这个钢箭其实里面有很多晶体管，信息化处理反馈，无限电波信号，都在这个钢箭里，就像是浓缩的高铁在真空里飞行，一切速度都在掌控之中，在任何光速下，一切物体的初速加速匀速，在真空一触而发到底变不变，三个速度应该是等价的一样的，那么只要这个钢箭发生变化，我们就知道引力对于它的影响，就用它的惯性来测量我们的太阳系就行了

遇见你一Alice

看到很多牛人较为详细的回答了这个问题，没有一一细看，相信有很多回答都较为详细的解释了为什么在光速飞船上跑步是不是就比光速快这个问题。我就不用公式来理论性的回答了。我用最简洁明了的文字来答复这个问题：不会比光速快，相对论定义了“只能无限接近光速”这个结论（题目前提是爱因斯坦，那些怀疑相对论的论调我们暂且不谈，按题目的前提以爱老的相对论体系来解释）。因为速度越快时间越慢，在无限接近光速的飞船上时间无限接近静止。所以无限接近光速的飞船+你跑步的速度永远无法大于光速。我们极端的假设，飞船完全达到光速，那么飞船里的人就时间静止了。你也就不可能在光速飞船上在做任何位移（跑步）。所以楼主的问题实际上不存在，因为1，不可能完全达到光速，2，如果真达到光速人的时间将静止，无法跑步；3，飞船无限接近光速，和真正光速之间的差距永远大于人能够跑动的速度。

關鍵字: 光速 人类 科学