异名磁极吸引你

两束方向相反的光，对其中一束光而言，另一束光的速度是二倍光速吗？

能找到的所有物理课本上，光速是一个常数，它不随光源速度的改变而改变，无论怎样改变光源的运动速度，即使两速相对的光相向而行，它们之间的速度依然还是光速，是不是有些懵逼？无论如何，谁看到这样的结果都是震惊的，下文我们不讨论晦涩难懂的理论，先来举两个案例，来证明下光速到底会不会随光源速度变化的！

第一个案例：思想实验的因果律表示光速不变

这个案例来自于某篇科普音频，种花家觉得很有道理，在这里介绍给各位，假设的条件是这样的：

假设一个人对着另一个人开枪，那么被枪击者会看到这样一个过程，被害人会看到凶手扣动扳机，然后击锤重重的敲击在子弹的底火上，最后看到子弹从枪口狂奔而来，击中被害人，这就是光速不变条件下的过程！那么假如光速会随着光源速度变化时又会是个怎么样的过程呢？

被害人可能会先看到子弹朝这他飞过来，因为光速随光源变化嘛，子弹速度很快，因此子弹上的光会先到达被害人眼睛里，然后再看到扣动扳机，因为扣动扳机的光比较慢，光源基本静止的，最后则看到则是击锤的动作！

各位有没有发现，因果律变了，子弹先到，后扣动扳机，再是击锤的动作！所以第一个案例告诉我们，光速不变维护了因果律！

第二个案例：双星观测证明光速不变

在夜空中有很多这样的天体，就是两颗恒星互相环绕公转，在我们地球上观测看来，除非是公转平面垂直地球方向，否则我们必定会看到一颗恒星靠近地球时，另一颗恒星必定是远离地球的！当前光速不变的条件下，我们看到的双星都是清晰可辨的！那么假如光速会随着光源变化呢？

如果光速会随光源变化，那么双星看起来就是一团朦朦胧胧的光，因为同一颗恒星在于地球速度相对速度不同同情况下发出的光会先后到达，所以两颗恒星的光可能混在一起，让我们看起来分不清到底是哪颗恒星发出的光，而直接表现就是一团朦胧！

幸亏我们这个宇宙的光速遵守光速不变理论，要不然有太多的天体会因为光速随光源变化而看不清！那样的话，很多秘密就会被宇宙吞没了

光速不变的发现历史

我们先给出了结果，然后再来追溯下历史。经典力学中的速度叠加公式叫做伽利略变换，原理很简单，比如你在一列时速300千米的高铁上以10千米时速步行，那么你相对于地面的速度就是310千米/小时，这是我们中学就学到过的硬道理！这个变换是建立在牛顿绝对时空观的基础上，但爱因斯坦的广义相对论告诉我们，时空并不是铁板一块，而是会受到引力影响，因此经典力学在19世纪受到了各种挑战。

首先发难的就是水星进动问题，勒维耶用150年的水星观测记录和计算值相比，结果发现了观测与计算的差异，尽管是一个极小的数字，但勒维耶并没有忽略，纠着这一点点“误差”不放，结果就是差点把牛顿从神坛上顶下来的著名水星进动问题！

第二个则是麦克斯韦在十九世纪六十年代发布的一组四个方程组，其中最后一个描述的是变化的磁场产生电场，而麦克斯韦的发现就是变化的电场也能产生磁场，这产生的会是一个无限循环的电磁波，不过我们今天说的倒不是这电磁波，而是从个公式能推导出电磁波的速度就是一个常数！当然那会对电磁波是不是光还有点糊涂，但麦克斯韦认为电磁波就是光。

第三个则是1887年的迈克尔逊-莫雷的以太漂移实验零结果，尽管洛仑兹给出了洛仑兹变换来解释为什么会零结果，但洛仑兹却没有抛弃以太这个概念，使得他与狭义相对论失之交臂！

因为爱因斯坦的光速不变抛弃了以太这个概念，另一个同时性的相对性则来自于庞加莱的本地时以光速同步，另外狭义相对论效应的长度变换就是洛仑兹变换，因此爱因斯坦曾经说过，如果他不推出狭义相对论，那么最晚5年内也会有人推出来，这个人有可能是洛仑兹，也有可能和庞加莱一起！

上图为洛仑兹公式的变换，有兴趣的朋友可以去了解下其推导过程，如果没兴趣那么就相信数代科学家心血得来的光速不变理论即可。

当然上文中的水星进动是下一相对论解决不了的，必须要用到广相的时空观，只有广相才能解决水星进动的问题，但这不是光速不变的范围，本文就不展开了。

星辰大海路上的种花家

有一件事情是人尽皆知的：两辆时速50公里的汽车相向而行，它们相对于对方的时速就是100公里，这一点毫无疑问。

然而两束相对而行的光，相对于对方仍然是光速，而不是两倍光速。

实际上，即便两束同向而行的光线，相对于对方也仍然是光速，而不是静止的，这就是所谓的光速恒定原理，它的确是一个颠覆我们固有认知的事情。

最先思考和解决这个问题的人是爱因斯坦，在他之前，物理学家已经根据麦克斯韦方程组得出了光速恒定原理；与此同时，物理界却又存在着相对运动原理。

这两条相互矛盾的理论引起了爱因斯坦的疑惑，要么其中一个理论是错误的，要么就是某种未知因素导致了这种“矛盾”。

正是由于弄明白了这个问题，狭义相对论得以问世了，爱因斯坦利用时空膨胀的理论完美的解决了这个矛盾。

在狭义相对论中，爱因斯坦是利用火车上的人扔石头来表述时空膨胀的问题的。

他说，假如一个人在一辆高速运动的火车上松开手扔下一块石头，而非用力抛出去，那么在这个人的眼里，石头将垂直落到地板上，它的运动距离就是手掌到车厢间的垂线距离。

可是，在火车下面的人看来，石头并不是垂直落下的，而是沿着一条很长的斜线落下的，在这种情况下，它所运动的距离自然也就更长。

同一块自由落体的石头，怎么可能在同一时间下即走了更短的路径，又走了更长的路径呢？

爱因斯坦的解释是：因为火车上的时空膨胀了，也就是火车上的时间流速变慢了。这就是说，速度会导致时间流速变慢。

关于速度致使时间变慢这一点，尽管在当时仅仅只存在于理论，但是今天早已被现实实验以及卫星的时间流速证实了。因此，速度和时间流速之间的关系已经是板上钉钉的事情了。

<strong>那么，这件事跟光速恒定有什么关系呢？

因为当速度趋近于光速时，时间流速的差异将变得极其明显；当速度完全达到光速时，时间就彻底静止了；当速度超过光速时，时间就倒退了。

这也就表示光线在空间中运动是完全不消耗时间的，如果换一个角度来理解，可以想象为光线在时间的维度中是静止不动的。

两条时间静止的光线，无论相向而行还是同向而行，它们的时间始终是静止的，因此光速永远恒定。

科学矩阵

不是二倍光速，我上大学的时候大学课本里面有，但是仔细看的人不太多，当时举的例子是在在运动的火车上测量光速。我长话短说，就是无论是人相对光源动还是不动，用设备测量的光速都是一样的30万公里每秒。我想强调第一点就是你首先得承认这是一个事实，虽然他用经典时空体系很难解释，我们平时接触的都是远低于光速的物体，那时候我们算这类问题很简单简单的加减法就行了，但现在我们却无法再用这个方法解释了；第二有人把这事给解释了，他就是爱因斯坦，他用的方法是假设每一个运动的物体都有自己的时间，在这个时间体系里每个物体自己的时间快慢都没有任何问题，但是看别人的时间都不标准，有具体公式，简单说就是动钟变慢效应。你可以这样来理解这一效应，就是你自己觉得自己对别人不对，但别人也觉得自己对别人不对，但实际上你俩都对，只不过立场不一样，我乱举的例子，但是好用的，哈哈。再来个严谨的说明，俩个相对运动的人，你觉得自己的时间快慢正常，别人也觉得自己的时间快慢正常，但是你俩看对方的时间都不正常。再补充一个还有动尺变短效应，有愿意琢磨的，可以想想时间和长度如果都变了，它们相除得到的速度也就是光速不变就很好解释了。好了，只能解释到这程度了，物理还是需要自己慢慢学习与体会的。

大型撸射航空公舰

当年爱因斯坦的相对论一出，有记者曾经采访天文学家爱丁顿博士，问他是不是当时世界上仅有的三个能理解相对论的人之一，爱丁顿认真的思考后回答“我正在想谁是第三个人呢。”所以，题主在一百年后，仍旧对相对论感到迷惑，其实也是可以原谅和理解的。

诡异相对论

相对论的概念，从它诞生开始就一直透着诡异的味道，那是因为我们在正常的生活中，根本没有机会直接应用和感受到。我相信大部分同学，终其一生，都不可能获得接近光速飞行的机会，可以直观去感受一把，所以一直以低速宇宙的牛顿力学，来硬套相对论。我再强调一次，在接近光速的运动，以及光速运动的时候，同学们一定要把牛顿力学的固有认知扔掉！这时候，适用钟慢尺缩原理，空间、时间都会改变，唯有光速不变！所以，不存在光速叠加，也没有光速对减。光速不变。

相对论的推导

很多同学都把E=mc2，等同于相对论本身。觉得你一直强调相对论怎么复杂怎么难以理解，这不是一个小小等式就看完了吗？说不定，我们哪天脑子一抽，就也发明了第二次相对论也未必哦。

那我也不做多余的解释，我给一个相对论求解的表达式，大家试试也来灵光一闪，看看有什么新的推论？

好了，这个我不展开，如果仍旧有自信的同学，在回复中我们再自行深入探讨一下灵光一闪的问题。

相对论的实证

牛顿的理论，到今天，我们仍旧在大量的应用，测出地球的三围、预测行星的轨道，简直无所不能，为什么呢？因为人类仍旧大部分时间在处理低速宇宙的问题，并且计算简单啊——虽然用相对论一样可以得出相同的解。

爱因斯坦呢？在高端的宇宙探索中，不断的证实着牛顿宇宙无法到达的边界，爱伊斯坦到达了。

最著名的就是“赫尔斯-泰勒”根据相对论推测的脉冲星系统，观测到引力波存在证明，使广义相对论精确度和实验结果吻合到10的负十四次方——堪称物理历史上最精确的理论没有之一！

结语

很多同学问，那么相对论的直接应用呢？正如麦克斯韦当年回答电有什么用？——“你问一个刚出生的婴儿，他现在有什么用”？

猫先生内涵科普

两束光相背而行，相对于其中的一束光，另外一束光的速度仍然为光速，而不是二倍光速。 这个结论跟我们根深蒂固的思想相违背，为什么不是二倍光速哪？

但是自爱因斯坦提出狭义相对论后速度合成公式变了，如下的形式：

当u和v速度非常小，远小于光速的时候上边图片中的公式，就变成了w=u+v。但是当它们的速度接近于光速的时候，公式就不可以化繁为简了，因为误差会变大。当两束光相向而行，即：u=v=c，最终得到合成后的w=c。

实际上这个速度合成公式，本质上是在光速不变的基础上推导而出，最后再用公式反过来证明光速不变，看起来就像文字游戏一样。当然了这也是物理公式的“自洽性”。

科学黑洞

相对速度的计算是我们每个人都会的，日常生活中计算相对速度只需要把两个速度相加就行了

委实说这种想法并没有什么错，毕竟日常生活中的相对速度都是这个道理，但这只不过是人类一直生活在低速运动状态下的“固有想法”而已，爱因斯坦之所以说“光速不变且不可被超越”是因为他想的是“高速运动状态”

人类在讨论速度的时候总需要找一个参照系才能把速度“参照”出来，但光速的“每秒三十万公里”并不需要参照物，因为麦克斯韦当年统一电和磁的时候得到了一个可以直接计算光速的公式，由于公式两个参数都是常数因此光速并不会因为参照系的变化而变化。

日常生活中用到V1+V2来计算相对速度的办法在物理上叫伽利略变换，但伽利略变换只是洛伦兹变换的近似罢了，就像万有引力定律是广义相对论的近似一样

不过“光速不可被超越”只限于携带信息的情况下，因此不携带信息的宇宙膨胀和量子纠缠本身虽然超光速，但并不违反狭义相对论，爱因斯坦也没有错。

宇宙探索未解之迷

简单回答，因为光不能作为参照系，如果作为参照系，狭义相对论中的两天原理就不能成立。当然用世界线的概念解释得更清楚，不会比较烧脑麻烦，有兴趣的朋友可以了解下！

如果你非得要选光作为参照系，也不是不可以，只要记住一点：光速不变原理，一切都迎刃而解，而不是自己给自己挖坑，让自己陷入到牛顿的经典力学和绝对时空观中不能自拔！在任何参照系下光的速度都是光速，很简单，不要想那么复杂！

同时，也有公式课题计算，那就是洛伦兹变换。而通常我们用到的速度相加或相减的方法是伽利略变换，它只是洛伦兹变换的特例，在低速状态下的近似值而已！

就好比问题中的疑问，假设光可以作为参照系，也没问题，但计算相对速度时已经不能用简单的速度相加就可以了，不是c+c=2c这么简单，这是伽利略变换，只是低速状态下才适用，亚光速时必须用洛伦兹变换：

可以用上面的公式计算下，最终的速度w仍旧是光速，而不是两倍光速！

就像你那些手电筒以5米每秒的速度奔跑，静止的我看手电筒的光仍旧是光速，而不是光速+5米每秒，道理是一样的！

最后说一点，莫用牛顿的绝对时空观去思考光速问题！光速不变意味着时间和空间的变化，时间空间都变了，当然牛顿的绝对时空观就不适用了！

宇宙探索

在人类社会中，大致有三种不同类型的人际关系。

其一是在现实的生活中，一个人的行为会受到其周围人群的影响与约束，具体表现为其行为必须符合当时的社会道德与法律；

其二是旁观者的观察，观察者可以同时调研不同阶层的人是如何生活的，这些不同群体的人并不会因为有人观察而相互影响；

其三是某一层次的人观察另一群体的生活，其会因为阶层的隔阂而无法看清全貌，甚至会因为偏见而不能客观地认识自己所看到的人与事。

在自然界也是如此，也存在着影响物体运动的物理背景。比如，水会影响鱼🐟的游动、空气对鸟🐦的飞行也会产生较大的阻力。

而最为本底的物理背景，是由不可再分的最小粒子，即是由普朗克常数h定量的量子，所构成的量子空间。

在我们的宇宙中，任何物体的运动都难逃量子空间的影响与束缚，表现为受到空间量子的不对称碰撞💥。

因此，类似人类社会的三种人际关系，对物体运动速度的影响也有相应的三种不同性质的关系。

其一是物体的运动会受到量子空间的影响，速度越大，空间量子的不对称碰撞也会越多。于是，其在达到光速之前，就会因量子空间的挤压而解体。所以，任何物体的运动速度都无法达到光速。

其二是旁观者对不同物体运动的观测。由于两个不同物体的运动是彼此无关的，它们只是各自受到量子空间的影响。所以，两者的相对速度可以超过光速，但至多不会超过两倍的光速；

其三就是题主问到的，运动的一方观察另一方的运动。由于受到量子空间传播速度的限制🚫，当两者的速度超过光速时，就脱离了彼此的视野，看不见对方了。

总之，由于存在着物理背景，存在着由最小粒子构成的量子空间，物体的运动会受到限制。而且，只有相对于物理背景的运动才具有实际的物理意义。

因此，对于两束反向发射的光，在旁观者看来它们的相对速度是二倍光速；而对于其中的某一束光来说，根本就不存在另一束光；然而，作为物理背景的量子空间，则只会分别限制不同的光子运动。

淡漠乾坤

在我的理解里，时间就是运动的一种附属性质，是人们用来描述运动与空间关系的一种定义，我们先想象一下一个物体时间停止，也就是这个物体所有的基本粒子停止震荡运动和衰减，之间相对位置完全固定下来，不与外界产生任何能量交换，温度也达到绝对零度，这时，可以认为这个物体死了，时间也停止了。然而现实里，所有的物体之间都会发生能量交换，引力影响，所以没有什么物体能独立与整个宇宙，它的时间也就没法独立出去，时间就变成了宇宙所有物质共同运动产生的性质，爱因斯坦相对论里的时间也经不是传统意义上的时间，它只是描述相对运动物体相互观察得出的运动变化，注意是观察得出的，不是绝对时间，举个例子，中子星脉冲周期是固定的，我们假设它每个周期是1秒，如果此时一个以接近光速的飞船远离它飞行，在飞船上的人会观察到中子星脉冲周期变成了10秒，得出结论，时间变慢了，然而在上帝视角来看，中子星脉冲周期依然是1秒，而飞船上的人时间也没有变快变慢，唯一的变化，是当一个物体以接近光速运动时，却以光去观测其他物体会产生巨大的误差，就像我们用声音去观察接近音速的飞机，你听见飞机还在这一头，睁开眼，发现飞机实际上已在另一头了，靠听觉判断的飞机位置实际上是过去飞机的位置，那么你怎么靠听力来得出飞机实际位置呢？这时你会根据音速和飞机高度飞机速度，用一个公式加以修正得出飞机实际位置。所以用光速去测定接近光速的运动必然会产生巨大误差，而爱因斯坦相对论就是用来修复这个误差的。

回到问题本身，假设两架飞船以光速c相反方向运动，在上帝视角来看，它们每秒相互远离的确就是2c，但站在飞船上的人彼此观察，得出的结论是双方以1倍光速在相互远离，因为它们彼此观察到的都是对方过去的信息，他们由此得出结论时间变慢了……

综上所述，由于宇宙所有物质都会发生相互运动相互影响，是能有一个上帝视角的绝对时间流逝来描述运动变化的，而相对论中的时间变化，实际上是用来修正用光来观测高速运动物体的测量差，量子纠缠是超光速的，无论相隔多少光年都能瞬时感应，那么，当我们能使用量子纠缠作为通信工具时，在飞船上的两方可以实时通信，并不会发现对方的时间变慢或者变快了……

tigerwings

结论：不可能是二倍光速2C，还是光速C。

如果不了解爱因斯坦的狭义相对论或者洛伦兹变换，一般会算出2c，因为“伽利略变换”告诉我们v '= v + u=c+c=2c。如果了解狭义相对论，就会知道伽利略变换是针对宏观低速状态，即速度远远小于光速。

狭义相对论与洛伦兹变换

狭义相对论是基于洛伦兹变换推导出来的，可以说没有洛伦兹变换，有可能就没有爱因斯坦的相对论，下图为两个相对惯性坐标系x轴、y轴、z轴，速度变换公式，也是通过“洛伦兹变换”推导而来，适用于高速运动状态。看不懂、听不懂没关系，只要记住高速用这个公式就行，低速也可以用，因为它是最精准的解，伽利略变换只是低速的近似解。

洛伦兹变换不是一个篇幅就能解释

在宏观低速的情况我们用大家都知道的近似公式———伽利略变换

而在高速的情况下我们用准确的公式————洛伦兹变换

什么是洛伦兹变换？

在19世纪，麦克斯韦电磁方程组出世，给人类带来了巨大的科学进步，也带来了巨大的疑惑。1904年，荷兰物理学家、数学家——亨德里克·安东·洛伦兹。他在研究电和磁时，发现电磁效应与”经典物理概念“相抵触，伽利略变换和麦克斯韦方程组的得出的结果不一样。

如果通过用伽利略变换来解时，光速在真空中将不是一个常量。这个因素会使电磁效应不成立。

当时的洛伦兹也认为麦克斯韦是正确的，那问题就是出在了伽利略变换上。从我们现在来看，的确是这样的，有点马后炮的感觉。为了解决这个问题，洛伦兹利用他高超的数学技巧，通过微积分推出了一个变换式，如果改用这个变换式和麦克斯韦方程组就不矛盾了。于是这个变换式就叫洛伦兹变换。这个变换这里就不推导了，有兴趣的同学可以查查资料，不是一个篇幅能写出来的。

这个变换在现在来看是违背常理的。通过这个变换是可以推导出上图中的公式，即物体在高速运动时，物体的尺寸会收缩。这也是后来爱因斯坦相对论中的“钟慢尺缩”效应，有没有抄袭的感觉。洛伦兹之所以与相对论失之交臂，很大原因是他岁数大了，像稳稳退休，不愿意去推翻以前大家都认为是对的事，而爱因斯坦还年轻敢说敢创新。物体尺寸会因为速度而改变？当时的科学家们也觉得这个变换式很荒谬。不过好在，洛伦兹不是一个人在战斗，早在他之前已经有实验证明他的变换式是正确的——迈克耳孙－莫雷实验。

洛伦兹变换的出现也使默默无闻的爱因斯坦受启发，才有了狭义相对论。

下面我们感受一下洛伦兹变换与伽利略变换的差别

两束方向相反的光，对其中一束光而言，另一束光的速度是？因为都速度是光速，所以属于高速，用洛伦兹变换公式，光速为c 即v=u=c代入

所以结果还是c

对比一下低速时，伽利略与洛伦兹的区别：

日常生活中，我们都处于低速状态，你往前v = 5m/s，我往后u = 5m/s，我相对于你的速度是： 伽利略变换： v’=5+5=10

光速c=30万km/s=300000000m/s，咱俩还是5m/s，带入洛伦兹变换的分母

因为vu/c^2都小数点后面十多个位了，意义已经不大了，所以忽略为0

即 (1 + uv/c^2)= （1+0）

代回洛伦兹变换 v’=(v + u) / (1 + uv/c^2)=（5+5）/(1+0)=10

我们可以发现洛伦兹变换和伽利略变换结果一样。

差别在哪?

洛伦兹变换多了个分母 （1+ uv/c^2）

当u和v远小于光速时，uv/c^2几乎可以忽略不计，分母趋近于1，那个这个分母没有意义，直接算分子就可以了。分子就是伽利略变换,所以伽利略变换适用于宏观低速。

当u和v趋近于光速时，分母趋近于2，当速度为光速时，分母为2，相当于把伽利略变换除于2，误差很大，所以”伽利略变换“不适合高速。

再验证一下

当这两个飞船都为c/2时，

伽利略变换：v=c/2+c/2=c

通过洛伦兹变换 v’=(v + u) / (1 + uv/c^2)=0.8c

当速度为光速一半时，这个误差已经非常大了。所以又回到上面那句话：

我们可以把伽利略变换看成，低速状态下的洛伦兹变换的快速算法。想要准确用洛伦兹变换。

不知道你们理解了没？

關鍵字: 科学 速度 光速