淡漠乾坤2019-04-16 11:41:44

無論是牛頓的經典力學，還是愛因斯坦的狹義相對論，都是對不同區域性現象描述的理論，在本質上講它們應該是統一的。

比如，關於速度變化的問題。

當物質低速運動時，屬於經典力學情況，物體的能量變化與其速度相關，即速度是可變的。

當物體高速運動時，屬於狹義相對論情況，物體的能量變化與其速度無關，即速度是不變的。

同樣的物體，同樣的世界，為什麼會表現出來如此截然不同的現象呢？

其原因就在於空間的存在，速度使空間效應變大，使物質的行為不再是由其單獨決定的，而是物質與空間相互作用的共同結果。速度使原本一維的物質，變為二維物質。於是，自然界的有機統一性，藉助於速度表現了出來。

上述物理現象在日常生活中也是很常見的。比如，一個人早上起來，是吃油條還是麵包，完全可以憑其個人的意願來決定。但是，其是否準時上班，就受到了公司規定的限制。如果這個人在上班的路上闖紅燈了，違反了交通法規，就會接受警察‍♀️的處罰。

任何物體的外在能量都有兩種存在形式，其一是相對於自身的動能，其二是相對於空間的勢能。

低速時，空間效應可以忽略不計，物體的能量主要是動能，由物理參量速度來度量，表現為速度與能量相關。

高速時，空間效應增大，物體的能量主要是勢能，此時物體的能量變化與速度無關，表現為物體的加速越來越困難。

光子也不例外，同樣具有這兩種能量形式。因為，光子的角動量是普朗克常數h，具有不變性且大於零，說明光子是有靜質量的。

光子的特殊之處是其靜質量非常小，致使光子的動能遠小於其勢能，以至於光子的能量變化始終都主要是其相對於空間的勢能，從而表現為速度的不變性。

從這個意義上來說，光速是光子為維持其相對於空間勢能的速度。雖然，不同能量的光速是不同的，但是它們的速度差遠小於它們的速度，表現為光速與其能量也是無關的。

綜上所述，光速不變具有相對性，相對於空間和能量都是近似不變的。

由於物質是由高能量子組成的封閉體系，物質的速度在達到光速之前，就會因空間效應的變大而解體。所以，光速是不可超越的。

然而，如果兩束光反向發射，兩者之間並沒有實際的物理聯絡，因而不受物理機制的限制，是可以在表觀上超過光速的。這就如同，雖然一個人的壽命是有限的，但是人類的壽命卻是無限的。

物原愛牛毛12019-04-17 20:48:55

光速限制原理不光是愛因斯坦相對論的基礎，還是一個客觀規律。它經受了長時間實踐的檢驗。光速限制原理正確的叫法應該是光速不變原理，意思就是對於任何慣性系光在真空中的速度是不變的，與光源和觀察者的運動狀態無關。引申理解就是光對於無論運動速度多快的物體仍然是光速，光速是最高速，是個常數。實際上光速是個常數的結論最早是從麥克斯韋聯立方程組得到的，只不過當時說的是電磁波的傳播速度，是後來發現光就是一種電磁波，進而得出光速是個常數的結論。愛因斯坦把光速不變上升為一個原理，和相對性原理結合創立了狹義相對論，相對論有一個重要結論――質量效應公式顯示靜止質量不為0的物體接近光速時質量會變得無窮大，這樣全宇宙的能量都不夠驅動它的，因而從理論上解釋了光速是不可超越的。

（其中m為物體質量，m0為物體的靜質量，Ⅴ為物體運動速度，c為光速，從中可以看出V→c，則m→+∞）

再往深瞭解釋，就是光是時空的屬性，光速代表了時空的根本特徵，而任何物體的運動都是時空裡的運動，任何物體不可能超越時空運動的，所以任何物體的運動就不會超越光速了。

題目描述中所說的兩個物體各以51%的光速相對題主而行，那兩個物體的相對速度是多少呢？如果按照伽利略速度合成法則，兩個物體的相對速度為102%光速，的確是超光速了。但伽利略變換隻適用於低速運動，是個近似法則。像這樣的高速只能用相對論的洛倫茲變換下的速度合成法則：相對速度V=（ν+μ）/（1+νμ/c²），其中ν和μ分別是兩個物相對題主的速度大小，c為光速，ν=μ=0。51c，代入公式得V=1。02c/（1+0。51²）=0。80945957c，兩個物體相對速度還不到光速。問題回答完畢。

語境思維2019-04-16 15:28:30

這個問題是很複雜的，不是狹相論可以解釋得了的，因為現有物理學並不清楚光的本質。

光速不變的原理

光速主要用來衡量電磁波或光子的速度。但也可以衡量電子/質子的速度，這個最後解釋。

為什麼真空光速c是宇宙中的極限速度，而玻璃光速只有約0。67c？可從實驗現象分析。

光在空氣中視同真空光速：v₀=c。從空氣進入玻璃急劇降速：v₁=0。67c。從玻璃出來回到空氣急劇增速到：v₀=c。

問題是：光子進入玻璃急劇降速，當返回空氣沒有外加能量，卻能急劇增速到初始速度？

其實，光子在玻璃的速度只是表觀速度，光子在電子能隙的真空速度依然是c，光子與電子有康普頓效應，光路彎彎曲曲，延長了光程。

但是，從玻璃出來的光子能量或頻率，必定有一定程度的衰減，存在光密介質紅移現象。

光子損失的能量，被康普頓效應中的電子吸收為動能，表現為玻璃溫度有點上升。

光子是真空固有的，與光源無關

光子究竟是什麼呢？光子是真空場固有的場量子，也可以是光電效應方程的能量子。

從方程c²=1/ε₀μ₀看出，光速c只取決於真空場的介電常數與磁導率，與光源毫無關係。

換句話說，光子或光量子或場量子以光速波動，是真空場的固有特性。

光源的粒子震盪（釋放動能），只是推壓或激發光子，從較低頻光子變成較高頻光子。

換句話說，光源不能發射光子/光波/電磁波，光源只能加劇真空光量子或光子的波動。

如果有AB兩束光以c相向而行，在之間O點相遇，其疊加速度還是c，只是頻率或振幅加大。

洛倫茲變換因子（建構函式）不成立

光子與電子的速度衡量，是截然不同的。光子之間依次推湧，只在本地震盪。

光子的本質是連續性的波，而不是離散性的粒子。故“光的波粒二象性”不成立。

既然光不是發射出來的，那麼洛倫茲變換因子（純建構函式）推導的前提條件，就不能成立。

那麼洛倫茲變換因子也不成立，狹義相對論的鐘慢尺縮質增效應，當然也不成立。

光子有固定質量，可規定為電子質量

根據LHC的正負電子湮滅反應實驗，兩個電子被分別加速到0。9999c，其實就是光速c。

各自獲得動能：Ek=½mc²=0。511M（eV）。然後開始碰撞發生湮滅反應。其完整的方程是：

e⁻（0。511M）+e⁻（0。511M）=γ⁺+γ⁻+2×0。511M

這個方程服從質量守恆與能量守恆。方程的左右兩邊的總能量，都是2×0。511MeV。

左邊兩個電子總質量：2e=2×9。11×10⁻³¹kg，右邊兩個光子只能是：2γ=2e。

請冷靜思考這個方程，這個鐵的事實。如果按質能守恆E=mc²顯然與實驗背道而馳。

您是相信違背能量守恆的狹義相對論？還是相信符合能量守恆的電子湮滅實驗呢？

光子能量的計算公式

根據愛因斯坦的光電效應方程：△Ek=h△f，式中，Ek是費米子（除去中子）的動能，h是普朗克常數（單位J/Hz），f是光子的頻率。

不難推導簡化的

光電方程

：½mv²=hc/λ=hf，可推出光子的波長公式：λ=2hc/mv²。

光的本質：電子運動作為物質波，可激發光子獲得與½mv²相應的光子輻射能或能量子hf。

宇宙膨脹不可信，不存在什麼超光速

既然，上文已經證明，真空充滿不同頻率的光子，而且光子質量恆定於電子質量，只是真空的質量密度極小而不被儀器敏感而已。

那麼，愛因斯坦認為的“宇宙真空場不存在，空間是純黎曼幾何的虛無空間”就不能成立。

那麼，基於廣義相對論引力場方程的宇宙膨脹理論，也就不成立。

極端環境的電子與質子速度可以≤c

大家知道，LHC就已經能將電子質子加速到準光速（0。999。。。9c）。

尤其在恆星/中子星/黑洞的內部，由於超高溫超高壓，電子達光速的事件，可謂司空見慣。

小結：醒醒吧！

Stop here。物理新視野與您共商物理前沿與中英雙語有關的疑難問題。

熱點追蹤部2019-04-16 13:49:27

看了一下所有回答，都沒回答到題主想要知道的原因，都是偷換了概念——>基本都是說因為質量不為零物質運動速度結合洛倫茲變化得知不能到達光速。（這是結果，不是原因，邏輯反了）

愛因斯坦根據邁克爾遜實驗知道光速不變，才結合洛倫茲變化得出狹義相對論！（這是原因，有因才有果，顛倒了還算什麼解釋？）

再說一次，是因為觀測到了光速不變，才能得到狹義相對論，有狹義相對論中用到的（洛倫茲變換），才能知道靜質量不為零的物質速度無法到達光速！

好了，既然知道了起源，那麼

我們該說說為什麼光源移動光速不變

？不應該是光源的速度加上光速才對嗎？在經典力學裡，人在車上行走，必然是車速加上人走的速度，才等於地面觀測到的速度呀！可是為什麼光速卻不是呢？

原因就是：

邁克爾遜實驗在測量光源移動後光速情況發現，不管是和在光源運動方向前測量還是後方測量，光速總是固定不變的

（無論經典力學中認為的V+C還是C-V結果都是C，和V無關），

邁克爾遜再測量光的性質時候發現，

在前後方的光波長和頻率發生了變化（類似多普勒效應）而光源的運動導致了光波的頻率和波長變化使得兩者互補，光速不變！

愛因斯坦透過這個實驗確認光速不變後，用光速確認時間項，透過洛倫茲變換得出狹義相對論（這才得到高速運動的物體時間變慢、質量變大、長度縮短）。

這時候可以回答你的問題了：

兩個51%的光速相對行駛，速速為什麼不是102%，原因就是透過光速不變，確認了時間項，再透過洛倫茲變化得到

接近光速運動的物體質量會變大，速度沒辦法超過光速，因為一旦到達光速，那麼物質質量將變的無窮大了（這些都是能用公式推導得到的結果），所以為什麼兩個相向的物體高速運動不能用相加的原因就是實際與觀測不符，所以要用洛倫茲變換去計算他們的疊加速度，而不能單單用伽利略變換去相加了。

ooO孫悟空Ooo2019-04-14 23:36:13

以速度v行駛的汽車大燈射出的光線相對地面的速度是c，而不是v+c！。所以光速不變，不可超越。

太陽光芒四射，同一直線上反向發出的兩個光子的相對速度一定是2c，這不用懷疑。

不論什麼事物都有個極限，宇宙中速度不例外，而我們發現了光速恰好就是宇宙速度極限值。

光速為什麼不能超越？科學點的說，因為光子沒有靜態質量，所以其速度可以達到物理上限，即光速度3*10^8米/秒。有質量的物質不會達到光速，因為接近光速時物質的質量會趨於無限大，能量也將是無窮大的。

霸氣點的解釋就是天生豹子就比人跑的快，構造不一樣人就是再怎麼努力在不借助外力的情況下就是跑不過豹子。沒有為什麼，光速是宇宙中最快的速度是一樣的道理，總要有一個第一速度，即使不是光也會是別的東西。

光速不變原理決定了光速不可超越，是客觀存在的事實。因為以速度v行駛的汽車射出的光線，相對地面的速度是c，而不是v+c！。

老彭纏解2020-08-30 00:01:44

量子力學正在推翻光速是不可超越的速度

宇宙探索2019-04-15 15:43:58

這就是牛頓經典力學與愛因斯坦相對最大的區別。當你提出這樣的問題時，意味著你仍然在用經典力學去思考時空和速度！

經典力學與相對論的本質區別是什麼？說白了就是絕對時空觀與相對時空觀的區別，牛頓認為我們周圍的時空是絕對的，不變的，而愛因斯坦認為時空是相對的，隨時變化的，速度和引力都影響周圍的時空！

而如今科學家已經證明相對論是正確的，時空確實是相對的，並不是一成不變的。這也說明了實際上牛頓的經典力學是“錯誤”的，它只是相對論在低速低引力下的近似值！

那麼，既然是“錯誤”的，為何我們還要學習呢？因為這種“錯誤”在我們生活的低速世界可忽略不計，如果非要追求準確，使用相對論，反而會給我們生活帶來更多麻煩！

那麼為什麼光速不可超越？你可以理解為這事大自然的一個屬性，任何擁有靜質量的物體都無法達到光速，而任何沒有靜質量的物體都必須以光速飛行，比如光本身！

而愛因斯坦用他的相對論向我們表明的光速為何不可超越，速度越大，相對質量就越大，達到光速就需要無窮大的能量，這是不可能的！

還有一個問題，相對速度並不能直接相加，當然在低速時間，可以直接相加，因為誤差太小了，低速對周圍時空的影響可忽略不計！

不過如果是亞光速飛行，速度對周圍時空的影響就非常明顯，就不能用伽利略變換，而應該用到洛倫茲變換（可以搜尋瞭解下，並不難）！

舉個例子詮釋伽利略變換與洛倫茲變換的區別，你我分別以90%光速反方向飛行，我們的相對論速度就是1。8倍光速，這就是伽利略變換，很簡單！

但實際上並不是1。8倍光速，而是比光速略小，這就是洛倫茲變換！

簡單一句話，光速在任何參照系下，任何運動形式下測量都是光速本身，它是一個常數，這點在麥克斯韋方程組中體現得淋漓盡致，愛因斯坦的相對論也是基於此而發現的！

有點慢102019-04-15 07:53:18

光速是絕對速度，對電磁背景而言，不是相對速度，不要搞混了。

gloomknight2019-04-14 17:20:08

你的說法沒有逃離牛頓的經典力學，即低速宏觀。事實是0。1倍光速開始所表現出來的相對論效應，使得時空發生畸變，自身時間流速減緩，而外在宏觀空間的時間會以一個恐怖的流速前進。

舉個例子，你開一艘光速飛船，以光速飛向5光年外，到達目的地時，以你的感官只用了5年，然而你到的目的地卻等了你不止五年。以光速行進距離越遠，時差越大。

宇宙是會呼吸的2019-04-15 17:14:17

就想問一下用什麼儀器可以測量超光速的速度？

彭曉韜2019-04-16 15:51:11

光速應該是可以超越的！因為目前所有支援光速恆定的實驗均是在地球表面大氣層內完成的，或者是使用干涉儀完成的。前者實獲得的資料只是表明在地表大氣層內的光速恆定；後者的實驗資料只是表明經實驗裝置中的三稜鏡、半透鏡和反光鏡作用後的光僅相對這些鏡子速度恆定！因為光遇到介質（鏡）後會產生反射/散射、折射/透射和轉換/熱輻射光，其運動速度僅相對介質速度恆定，與入射光的速度大小無關！就像從玻璃介質中出來到真空的光一樣，在介面處可以從每秒20萬公里一下躍升上30萬公里！

正常情況下，光是由帶電體產生的，因此，在真空中，光速應該相對產生它的帶電體速度恆定。但測量裝置相對發光體運動時，其產生的光的速度就會因測量裝置的運動狀態不同而變化並遵循速度疊加原量！

為證明光速是可變的，本人設計了《基線法實測光速實驗方案》，此方案避免了大氣層的影響，也避免了干涉儀的缺陷。應該可以測量到真實的光速的。

上善若水gem2019-04-16 18:12:33

我是初中畢業的。我覺得，光速不變是對的。但是，我認為不一定不可超越。如果有兩個51%光速的物體相對而行，相對其中一個，另外一個的速度就是102%光速。打個比方，第一種情況，甲以30萬公里/秒從A地送貨給60萬公里的B地的乙，用時2秒，甲的速度就是30萬公里/秒（等於光速）。第二種情況如果甲以20萬公里/秒（方便計算）從A地送貨給60萬公里的B地的乙，他出發的同時，乙也以20萬公里/秒從B地往A地去接，他們相遇在A、B兩地的中點，用時1。5秒。這種情況下，他們的速度和就是40萬公里/秒，也就是說以其中一個為參照物的話，另一個的速度就是40萬公里/秒（超過光速）。個人理解，敬請指正。

聆雨觀瀾2019-04-16 13:48:57

很無聊的話題，只要學過大學物理（工科）必學，哪怕是學渣，也會算……

重頭再來1621795592019-04-16 14:16:16

這提問的數學沒問題，但邏輯學沒學好

Nicket2019-04-14 14:14:24

牛頓力學是經典力學，解決不了相對論力學。給你公式（v-u）/（1-uv/c²）

Story言他2019-04-15 03:10:40

我也曾經迷失於這個問題，其實答案很簡單。

第一，我們所熟知的牛頓運動定律並不適用於超高速運動，超高速運動應該使用愛因斯坦的相對論。

第二，雖然速度是相對的概念，但相對物體必須是關聯物體，否則沒有速度效應，不符合任何運動定律。

關於第二條，我舉例，一枚火箭從地球出發，它與地球是關聯物體，所以它要實現光速，必須是相對地球實現光速。我們假設地球在某個方向上是半光速，某個物體從地球出發，在反方向無法實現半光速，也就是題主所說的相對全光速。如果某個物體真的在反方向實現半光速了，那它其實就已經是全光速了。