陳辰dear

在宏觀的低速宇宙中，牛頓的理論是成立的。一個小孩在列車中奔跑是可以超過列車的速度的。但在高速宇宙中，愛因斯坦的相對論指出：質點速度越接近光速質點所處的時間就會越慢。所以一個物體的速度越來越快一直打到光速的時候，時間就會停止。這個時候，無論你的速度是有多麼的快，你的位移始終是零。

舉個例子，超音速飛機的飛行員在突破音障之後就聽不到聲音了，只能用無線電交流了。但如果一個物體打到了光速，可想而知，這個物體看到的一切事物只能是靜止的，如果一個物體超過了光速，那麼他的眼前就會一片漆黑，因為他身邊的物體反射出的光線都追不上他的速度。我們可以仿照音障的說法把它叫做光障。根據狹義相對論中的洛倫茲變換，當超過光速的時候，洛倫茲變換會失去實測性的意義，所以認為“超光速時時間會倒流”是完全錯誤的，任何超光速的概念，或者不代表任何實體性的運動，或者本身就沒有任何物理意義。物理學是一門實踐科學，只認實踐，不認任何想當然，所以光障是無法突破的。

假如這一輛列車上面有一個銫原子鐘，在1967年舉行的第13屆國際計量大會決定，銫原子Cs133基態的兩個超精細能級間遷躍輻射震盪9192631770周所持續的時間為1秒，這一個原子鐘的速度越接近光速，那麼這個原子鐘的震動軌跡就會被速度越拉越直，直到宇宙極限速度——光速，這條運動軌跡就會被拉直，時間就會停止。所以這個小孩永遠超不過光速。

Mirzam

只要對相對論稍稍有些瞭解的人就會知道，愛因斯坦給出的相對論不允許物質的速度超過光速。因為物體的質量會隨速度的增大而增大，若是物體的速度達到了光速，物體的質量將會達到無窮大，這需要無窮大的能量，顯然這是不可能的。

於是有人設計了很多方案去創造超光速，進而想推翻相對論。這些方案五花八門，常見的有這樣兩種，一種是有一根長一光年的棍子，從這頭推一下棍子或者晃一下棍子，棍子的另一頭會不會馬上動？另一種是在以光速或接近光速行駛的列車上，一個人向前奔跑，問人會不會超光速？

這些問題的答案非常明確：不會。100多年來相對論經歷了各種檢驗，不是一個想當然的“思想實驗”就能推翻的。剛才的例子中為什麼不會出現超光速呢？

先說第一種。棍子是由原子、分子組成的，從棍子的這一端推棍子，能量會傳遞到另一端使得另一端也跟著移動。推動棍子時會使原子、分子間的距離週期性地變化，這實際上就是產生了機械波，推動棍子的信號就是以機械波的方式向前傳遞的。聲音就是靠機械波傳遞的，機械波在介質中的傳播速度和聲音在介質中的傳播速度一樣，聲速一般只有幾百米每秒至幾千米每秒，遠遠小於光速。推動棍子或者晃動棍子都不可能使物質、能量、信息超過光速。

第二種情況涉及到洛倫茲變換。在經典力學中，車以速度V1向前行駛，人在車中以速度V2相對於車廂向前運動，這樣人相對於地面的速度就是V1+V2。這是速度的伽利略變換，這在經典力學中是天經地義的，簡直無需證明。不過這裡涉及到兩個參考系，從這個參考系跨越到另一個參考系，伽利略變換隻是低速時的近似，高速時差別就會顯示出來。從這個參考系到另一個參考系

相對論是現代物理學的基礎，已經不可能被推翻，不懂相對論不要緊，但不要動不動就“推翻”相對論。

刁博

首先，給你一個明確的回答：不能！

你的問題實際上就是，假設一列火車以速度v沿直線前進，一個小孩在車廂裡以速度w奔跑，求小孩相對於地面的速度w1。

對於這類問題，無論在任何速度下，多數人都會習慣性地按照伽利略變換來理解，也就是小孩相對於地面的速度，等於列車的速度與小孩奔跑速度之和。

列為等式就是w1=v±w（v和w之間取+號還是-號，取決於小孩奔跑方向與列車同向還是反向）。

在你的假設中，小孩是與列車同向奔跑的，所以取+號，等式為w1=v+w。

那麼w1顯然大於v，如果v=光速，則w1也大於光速，因此小孩奔跑的速度超過了光速。

對於相對速度，這是最容易被人接受的理解方式，但這種理解方式是錯的，相對速度不能以w1=v±w這種方式來理解。

且不說光速，即便列車是正常的速度，這種理解方式也同樣是錯誤的。

就拿普通的火車來說：

一列火車以時速100公里勻速行駛，小豬佩奇在車廂內以1公里的時速與火車同向奔跑，那麼佩奇相對於地面的速度是多少？

通常來說，正確答案是101公里，這幾乎毫無疑問。

但嚴格來說101公里並不準確，準確答案應該是大於100公里，小於101公里。

只不過，在這種“龜速”的情況下，佩奇的相對速度會無限接近101公里，誤差小到可以完全忽略而已。

這裡的誤差是由於光線的傳播時間導致的，因此車速遠低於光速時可以忽略不計，但車速趨近於光速時，這個誤差就不容忽視了。

這個問題要講清楚很複雜，但要大致理解其實也很簡單。

首先思考一下：速度的本質是什麼？

是時間與空間的關係。

也就是物體在一段時間內發生的空間位置的變化——通俗來說，就是小豬佩奇在1點01分位於A點；1點02分位於F點，而A和F之間的距離為16.5米，我們就說佩奇的行進速度為每分鐘16.5米（不要糾結佩奇走得太慢，這不重要），換算過來就是時速約1公里。

那麼，佩奇從A點走到F點所消耗時間是如何體現出來的呢？

顯而易見，是由光線的傳播體現出來的。

1點01分，我們看見了佩奇從A點反射出來的光；1點02分，我們看見了佩奇從F點反射出來的光；其間我們還先後看見了佩奇經過B、C、D、E點時反射出來的光，所以我們得出了佩奇從A點走到了B點花了1分鐘的結論。這個不難理解，對吧。

可是別忘了，光線傳播是需要時間的——在佩奇看來，它在1點02分已經到達了F點，但是它從F點反射出來的光，要經過一段時間才能傳播到我們的眼睛裡，所以我們看見它位於F點時，嚴格來說已經不是1點02分了。這也不難理解，對吧。

反過來說，在1點02分時，雖然佩奇已經到達了F點，可是我們還沒有看到佩奇從F點反射出來的光，所以對我們而言，此時的佩奇並不位於F點。這就表示在我們眼裡，佩奇這1分鐘其實並沒有前進16.5米，換言之，對於我們而言，佩奇的速度是低於每分鐘16.5米的！

明白了嗎？由於光的傳播速度有限，我們看見佩奇行走的距離，會小於車廂裡的人看見佩奇行走的距離。

只不過，由於光速很快，在正常情況下，這種差異根本無法察覺而已。但無法察覺並不表示它不存在，當車速接近光速之後，這種差異就非常明顯了。

按照相對性原理，列車的速度有多快，就表示我們相對於列車的速度也有多快。

列車低速行駛，我們相對於列車也是低速運動；列車高速行駛，我們相對於列車也是高速運動。

所以當列車低速行駛時，光線在追趕一個低速運動的我們；當列車高速行駛時，光線在以同樣的速度追趕一個高速運動的我們。以相同的速度去追一個“跑”得更快的人自然耗時更長。

由此可見，同樣在1點02分，我們看到的情況是，低速列車上的佩奇，比高速列車上的佩奇更接近F點。因為從低速列車上傳出來的光線會更早地追上我們。

換一種方式來表達：同樣是1分鐘的時間，低速列車上的佩奇移動了更長的一段距離。

看見了嗎？列車的速度越快，對於我們而言，佩奇在1分鐘內移動的距離就越短，也就是說，列車的速度越快，它的速度就越慢。

而列車如果趨近於光速，佩奇的速度也就趨近於0了；如果列車完全達到了光速，則佩奇的速度為0。因此，在光速列車中奔跑的佩奇，相對於我們而言奔跑速度為0。

0+光速=光速，所以即使佩奇能在光速列車上奔跑，相對於我們，他的奔跑速度仍然是光速。

實際上，光的傳播速度所以產生的影響並不僅僅限於時間上差異，還包括空間的差異、距離的差異。這也就是在高速狀態下，必須利用洛倫茲變換來解釋相對速度的原因：

洛倫茲變換和伽利略變換唯一的區別，就在於洛倫茲變換包含了光的傳播定律，而速度接近光速後，光的傳播速度所帶來的影響是不容忽略的。

科學矩陣

關於這個問題，一定要摒棄掉牛頓力學框架下的速度疊加的思想。那具體咋回事呢？

這要從伽利略說起，伽利略曾經提出過一個叫做“伽利略變換”的理論，試想一下，如果你坐在一艘封閉的船裡面，而且船開得很平穩，其實你在船裡是感受不到的船是不是在動的。比較常見的場景就是在高鐵上，如果你旁邊有一輛高鐵，你在另一輛高鐵上，有一輛高鐵動了，你能感覺到到底是誰動了麼？其實你不太能，這其實就是“運動的相對性”造成的。而牛頓其實把“伽利略變換”納入到了自己的理論體系當中。所以，我們在使用牛頓理論時，常常會這麼用。

假設，有一輛汽車，你在汽車裡面走，

如果在車子上，看你的運動，那就是5m/s，如果是站在地面上的觀察者，你的速度就是10+5=15m/s，看上去好像沒啥太大問題對不對？

而且牛頓的理論特別厲害，還能預測行星的位置。可是，過了大概150年，有個叫做麥克斯韋的科學家，提出了麥克斯韋方程。

看不懂，不要緊。你只需要知道一點，那就是麥克斯韋方程預言了電磁波的存在，並且光是一種電磁波，這後來還被赫茲所證明。不過，最讓人無奈是，麥克斯韋方程導出的光速c是一個固定值。具體來說，就是光速竟然在任何參考系下速度都是一致的。還回到剛才的例子，如果車裡不是你在運動，而是你拿著手電筒射出一道光，你和地面上的觀察其實看到的都是光速c。但是在牛頓的理論中，地面觀測者看到的速度應該是v=c+5。

這就使得牛頓理論和麥克斯韋的電磁理論矛盾，可問題是，牛頓理論十分堅實，而麥克斯韋方程也解決了電磁理論中的問題，科學家不覺得他們當中有任何一個錯了。

那咋辦呢？科學家開始左右逢源，提出了一個叫做“以太”的東西，他們認為光是在以太中傳播的，而以太是跟著地球在運動的。所以，我們無論咋看，光速都是c。其實也不能怪科學家想到這個，因為在那個時代，光被認為是一種波。水波也是一種波，水傳遞需要介質，而光傳播應該也需要介質，所以他們就認為是“以太”。後來，科學家們開始找“以太”，可是，萬萬沒想到，幾個大型試驗下來，其中就包括邁克爾孫莫雷實驗，都證明了“以太”是不存在的。這就讓科學家們很尷尬了。

那接下來改辦呢？26歲的愛因斯坦橫空出世，開始和稀泥。

具體咋玩的呢？他把“伽利略變換”和“光速在任何慣性系下速度不變”作為自己理論的基本假設，提出了著名的狹義相對論。這是1905年提出來的，這一年被叫做愛因斯坦奇蹟，他還提出了好幾個開創性的理論。

那愛因斯坦的狹義相對論和牛頓的理論不同之處在哪呢？還拿剛才那個小車來舉例子。

從地面觀測者的角度來看，車子上的人的速度就是10+5=15m/s

但是在愛因斯坦的體系中，速度並不是純粹的疊加，而是下面這樣：

如果你仔細帶進去算一算，會發現，速度約等於15m/s，只是在小數點15位會有個微小的差異。所以，其實在宏觀低速下，牛頓的理論是愛因斯坦狹義相對論的近似解。這也就是為什麼我們現在還要學牛頓理論的原因，因為它在宏觀低速下還是十分精確的。

那我們在來思考一下，如果車上的人就是那個小孩，而這時候車子以光速在運動（這裡補充一點，實際上車子是有靜止質量的，所以車子是不可能達到光速的，或者說如果要讓車子達到光速，那所需要能量將是無窮大。）

那結果會是什麼呢？

其實牛頓的理論，地面觀察者看到的小孩速度就是c+5

而愛因斯坦的理論，地面觀測者看到的小孩速度其實還是：c，也就是說地面觀測者看到的其實還是光速。剛才也說到了，麥克斯韋方程給出的光速在任意慣性系下都是光速，而且實驗也證明了“以太”不存在，其次愛因斯坦的狹義相對論其實後來在得到了證明，比如：μ子實驗，和原子鐘實驗。因此，愛因斯坦的理論成為了目前的主流理論。

鍾銘聊科學

如果一個物體在太空中以每秒幾十公里的速度運動的話，其並不會受到多大的影響。其感受到的阻力很小。因此，我們的地球🌍已經圍繞著太陽🌞公轉了四十五億年，其軌道仍然沒有發生顯著的變化。

然而，如果一顆小行星墜入地球的話，其會因為高速運動，引起與空氣中氣體分子的摩擦而生熱，產生燃燒🔥現象。這就是我們在地面上看到的流星🌠及其生成的原因。

如果我們再進一步思考🤔，當一個人從高空跌落到水中的情形時，這個人會受到水的極大阻力。而且，速度越大，水分子對人體的阻礙就越大。於是，在高速的情況下，人也會被作為液體的水摔死的。

這就是為什麼，人可以藉助於摩托艇🛥️進行赤腳🦶划水運動的原因。速度可以使由離散的粒子構成的空間即物理背景變“硬”。面對高速的運動，無規運動的空間粒子被固化了。因為，它們沒有時間和機會，避免與高速物體的碰撞💥。

綜上所述，只要作為物理背景的空間存在，物體的運動就不再是自由的了，其必然會受到空間的影響與束縛。

於是，小孩🧒能否在光速列車🚄上自由行走，取決於是否存在著影響物體運動的物理背景。

於是，該問題轉化為，在真空的情況下，是否還有由更小粒子構成的物理背景，即是否存在著更為基本的物理空間？

這一答案是肯定的。

從哲學上來說，絕對的虛無是不可想象的，其只是作為現實世界的對立概念而被提出的，絕對的虛無並無任何實際的物理意義。

從物理的角度而言，有許多物理現象只有藉助於離散的物理背景，才是可以被理解的。比如，所有的微觀粒子都具有波動性，不存在絕對靜止的粒子；

比如，存在著非接觸的遠程力，即存在著萬有引力和電磁力🧲。

比如，原子的體積僅只是由電子高速運動產生的屏蔽效應所形成的封閉體系，其內部的絕大部分空間都是“空”的。

比如，光速具有不變性，說明光子的能量形式主要是勢能而不是動能。這一方面說明光子的質量很小，另一方面也意味著外部空間的存在。否則的話，勢能就無從產生。

比如，為了避免能量的連續性所導致的紫外災變，要求在我們的宇宙中存在著不可再分的最小粒子，從而使能量具有最小的結構單元，即存在著量綱為粒子角動量的普朗克常數h。

上述這些現象都集中地指向了一點，即存在著由最小粒子構成的物理背景，存在著量子空間。由最小粒子構成的量子空間，相對於水和空氣來說，有兩個突出的特點。

其一是作為最小粒子的量子，其質量和體積都遠小於水分子和氣體分子，因而對低速運動的宏觀物體影響不大。這就是為什麼，地球得以長期圍繞著太陽運行的原因。

其二是具有最大的廣泛性，宇宙中的所有物體都不可避免地會受到量子空間的影響與束縛。離散的量子是宇宙中最為基本的存在形式，而其他的物體則僅只是在量子海（空間）中所漂泊的泡沫。

所以，任何物體的運動都無法達到光速，它們都會在達到光速之前被量子空間撕碎，還原為光子。

所以，即便是火車能夠達到光速，車中的小孩也會類似高空入水那樣被量子空間擠死；即便是該小孩在光速列車中還能安然無恙，其也會因受到量子空間的束縛而動彈不得。

淡漠乾坤

不要受相對論的影響，按經典力學時空觀去思考就可以了！

兩個悖論!

狹相一一車輪悖論！ 比如說，大地上跑著一列火車。火車(設為A慣性系)、大地(設為B慣性系)。再假設火車速度為0.5C(C為光速，C＝300000000m/s)。火車每個車輪周長為1.5m。火車上有一個10ns(納秒)鍾，每10ns，該鐘指針轉一圈。 如按牛頓力學:無論對於A系（火車）或B系（大地）：每過10ns，鍾(指針)與車輪都同轉一圈，按車輪周長算:火車向前行走1.5m。也就是火車速度都是0.5C，無問題。 可是，假如按照狹義相對論，對A系觀察者速度無問題(V=0.5C)，而對B系觀察者:按照相對時間公式計算，對於B系（大地）觀察者：自己時間每過11.547ns，火車上的鐘(指針)與車輪才能轉一圈（對B系觀察者:A系時間慢，A系鍾只能走10ns），由於實際車輪1.5m的周長限制，火車在11.547ns(B系時間)時間內，最多走1.5m。而1.5m除以11.547ns，這速度不等於而是小於0.5C（1.5m/10ns＝0.5C）了，速度對不上帳了！這就等於對狹相公式構成悖論！

總結：狹義相對論說，對於B系（大地）觀察者來說，對方（A系）的時間慢了，既A繫上的10納秒鐘(指針)與車輪都轉的慢了，導致對於B系觀察者，火車速度與原假設的0.5C速度對不上賬了。可由此判定:狹義相對論錯誤!

注：

1、按狹相，對於觀察者來講算速度，要用各自的靜長度和本徵時！如對大地上的觀察者，光在大地上每秒走30萬公里；而對火車上的觀察者，光在火車上每秒走30萬公里！各自用靜長度和本徵時，算速度！這裡的靜長，指觀察者其自己所在慣性系的空間長度！

2、如果換低速問題一樣存在，只是速度差的小而已!

廣相一一高山悖論!

設:在淨高為3000米的高山上，修一個恆溫恆壓室，一個風扇在該室內。在山腳下修一個大型恆溫恆壓車間，發電機在該車間裡發電。可用超導電纜(現在已有生產的了)連接發電機與風扇。恆溫恆壓室、恆溫恆壓車間、超導電纜所用電能由其他電源提供!該發電機發出的電能，帶動風扇不停的轉動。為了簡化分析，假設電路工作在串聯諧振條件下。

根據電工學:

Pt(風扇消耗)+Pt(線路損耗)=Pt(發電機發出)，t(時間)必須相等，否則公式不成立!

可以把線損電阻看成負載的一部分：

T（P1+P2）=TP3

說明，P1為風扇功率，P2為線損功率，P3為發電機輸出功率！串聯迴路，電流相同，輸出電壓=含線路電阻的負載電壓，等號兩邊功率必然相等（P=UI）！這樣時間也必須相等，否則公式不成立！

T（P1+P2）=TP3，公式可以分開寫：TP1+TP2=TP3，各時間差也必須相等！

按照廣相，發電機(低海拔)時間慢，電風扇(高海撥)時間快，那麼上述公式就不成立了！所以說廣相違背了電能公式！電能公式是應用公式，這樣錯的只能是廣相！

注:

1、電流:是指單位時間內通過導線某一截面的電荷量。如果高、低處時間不等，豈不違反串聯電路，電流相同的原則。

2、基爾霍夫第一定律，流入某一網絡(或節點)的電流和，等於流出該網絡(或節點)的電流和!

3、電風扇也可換為發熱純電阻或電燈。

4、發電機、風扇的位置也可以互換分析！

香菸飄渺35

我的答案：若以車內空間為參照系，則一定不能；若以車外空間為參照系，則一定能。

物理領域是最講理的地方。所有科學人都信奉同一個座右銘：我愛我師，但我更愛真理。

以下的物理新視野，將抽絲剝繭，層層剖析，力求以最通俗的說法，解釋有關理論。

本題的背景：科普不能強詞奪理

本題有很多版本，有人用洛倫茲變換(γ=1/√(1-v²/c²))與質增效應m=m₀γ來耍橫，迴避問題的要害，這不是科學態度。

本題缺少一個關鍵條件：小孩在光速列車上奔跑的速度應該以什麼參照系為測量基準。

當然，也可以善意理解為，題主默省的參照系是光速列車下面的鐵軌，或者是地面觀察者。

本題的關鍵：參照系準則是常識

物理學是基於科學實證主義的用動力學參量關係揭示物質結構與運動規律的基礎科學。

動力學參量都必須以參照系為測量基準，這是物理基本常識，也是本題探討的關鍵。

質量(m)以原子質量單位為基準(AMU)。能量(E)與速度(v)以零點參照系S(0,0,0,0)為基準。

不同參照系對應不同速度。列車上乘客奔走速度取決於參照系速度，至少有三種情況：

① 以列車為零點參照系，

列車速度v₁=0，乘客奔走速度v₂=5m/s，即實付體能的速度。此時，乘客動能=實付體能，服從能量守恆定律。

② 以地面為零點參照系，

列車速度v₁=50m/s，乘客奔走速度v₂=50+5 =55m/s，乘客動能=實付體能+列車實付化學能<

③ 以太陽為零點參照系

列車速度=(自身速度+自轉速度)+繞日速度。假設自轉速度⊥公轉速度，則列車速度不排除有

v₁=√((466+50)²+30000²)

≈√(0.26×10⁶+9×10⁸)=1000√900.26

≈30000.0043[m/s]

乘客奔走的速度，也不排除有：

v₂=30000.0043+5=30005.0043[m/s]

以此類推，如果以銀心為零點參照系，乘客速度疊加到超過250005 [m/s]。

大家想想，就乘客實付體能，或者說，就能量守恆定律而言，只有以與乘客最貼近的介質為零點參照系，奔走速度才有實際意義。

參照系服從能量守恆的原則，叫“最近原則closest principle”，是選擇參照系的基本準則，簡稱“選參準則”。

事實上，在應用物理領域，在工程技術界，我們一律採用最近原則下的零點參照系，一律服從能量或質量或動量守恆與轉換定律。

零點參照系S(0,0,0,0)也叫絕對參照系，是大道至簡的參照系。非零點參照系S(x,y,z,t)也叫相對參照系，是自找麻煩的參照系。

零點參照系的理由

不管人們是否心知肚明意識到零點參照系，大量事實一直在告訴我們參照系準則，如：

乘客隨車一同運動，乘客作為子系統，如同車上的座椅，車內空間就是乘客的零點參照系。

電子是原子的子系統，原子空間是核外電子的零點參照系。電子繞核運動速度則以原子內空間為測量基準。

高超音速導彈，作為地球系統的子系統，地球空間是測量該導彈速度的零點參照系。沒有誰會愚蠢到要以太陽質心為零點參照系。

空氣分子介質，是本地空氣的子系統。本地空間，是測量空氣分子運動速度或聲波速度的零點參照系。

導體電子介質是導體的子系統。導體空間，是測量金屬原子電子之間偏轉推壓的機械波速度或電流速度(約2500km/s)的零點參照系。

鋼軌原子晶體，是鋼軌介質的子系統。鋼軌空間，是測量鋼軌聲波速度的零點參照系。當然也同時伴隨光學支的電磁波。

真空場介質，是本地空間的子系統。本地空間或本地光子，是測量場介質波動(或電磁波)速度與頻率的零點參照系。

汽車燈光，是本地空氣的子系統，本地空間或本地光子，是測量燈光速度的零點參照系。空氣介質阻礙場介質波動，故燈光速度≠c。

通過上述幾個典型案例，可以得出零點參照系或絕對參照系的判斷準則：

測量實介質與場介質的運動速度，皆以“本地空間”或者“所在空間”作為零點參照系。

本地空間或本地光子涉及電磁波發生機制與傳播方式，先介紹基本範疇，再做深入探討。

基本範疇：介質、密度、量子、空間

物質，是不同介質(實介質與場介質)之間相輔相成的總和，是物理學研究的基本對象。

介質，是承載密度的載體，是質量、能量、引力、壓強、電荷、場效應(或波參量)的載體。

密度，是特定空間分佈的平均指標，如質密度、能密度、概率密度、電荷密度。

空間，是存儲與承載介質的範圍。由於空間承載了“力·壓·質·能·頻·電·磁·波”等場效應，就相當於：空間≡真空介質≡場介質。

實介質，是高密度與離散性的粒子或天體，如亞原子，有基元性的電子與複合性的核子。

場介質，是低密度與連續性的空間或真空，如地球空間(地球的運動空間)。原子空間(核外電子震盪空間)。核子空間(核內電子震盪空間)。

量子化，是把實介質拓撲為質點激元，把場介質拓撲為波節激元，揭示二者的對應關係。波節，是正弦波的基本單元。

激元 (exciton)≡量子，是擠壓與擾動空間而激發介質波的單元，是量子力學的核心理念。

量子方法論=質點激元化+波節激元化。如，空氣可以通過分子激元與聲子激元傳播機械波。

實量子

場量子，是可近似處理為波節的場介質單元或虛粒子。因電子自旋激發的場量子叫引力子，對應的是引力波。因電子旋進激發的場量子叫光子，對應的是電磁波與機械波。

最近參照系：本地空間、本地光子

動量學原理，最終要歸結於到空間的本質。尤其，如何確定實體邊界層，這是頭疼問題。這涉及量子密度與場效應等關鍵參量。

介質都有自己的本徵邊界。高密度介質總會向低密度介質發散而趨於某種動態平衡。

實介質的運動擠壓空間並激發場介質，所傳播的

理論上的“場與波的邊界在無窮遠處”很無聊。物理最忌諱莫須有的無窮大與無窮小。

事實上：地球引力場邊界不過拉格朗日平衡帶；地球輻射場邊界不過背景微波輻射帶。

定義1：把實介質激發場效應的有效空間叫本地空間 (space in place)，並作為測量實量子的零點參照系 (zero reference sytem)。

定義2：把本地空間所承載的有效波節，叫本地光子 (photon in place)，並作為測量場量子的零點參照系。

在離地3.6萬千米的地球輻射帶，作為同步衛星軌道，衛星繞軌速度3.2千米/秒，該速度的零點參照系，就是地球的本地空間。

在核子53皮米的電子運動軌道，電子的繞軌速度約2200千米/秒，該速度的零點參照系，就是電子所在原子內部的本地空間。

原子附近的原子光譜傳播速度，其零點參照系，就是該原子的本地空間或本地光子。

駕駛室裡蒼蠅的飛行速度，是以駕駛室本地空間為零點參照系，不能以室外空間為參照系。

怎樣正確理解“光速不變原理”？

任何原理，都有特定的適用條件。但是，光速不變原理，不能用洛倫茲變換因子來解釋。

其一，速度因參照系而變。經典速度基於零點參照系，即基於本地空間或本地光子。

其二，光子不是光源發射出來的，而是光源自身運動，擠壓與擾動空間所激發的場效應。

其三，洛倫茲變換因子的推導，其前提條件是假設光子是由光源發射出來，這是莫須有。

其四，光速不變基於麥克斯韋的c²=1/ε₀μ₀，即光速取決於本地真空介質的電容率與磁導率。

其五，如果用非本地空間作為參照系，就不能保證光速不變。超光速只是錯用了參照系，既違背能量守恆定律，也毫無物理意義。

例如，本地參照系的車燈光速，太陽參照系的車燈光速需要疊加地球自轉速度與公轉速度。

符合最近原則，本題的假設無可非議

本題假設列車以光速運動，雖然在工程技術上純屬無稽之談，在純邏輯上是無可非議的。

在光速(v₁=c)列車上，小孩以v₂=5米/秒的速度奔跑，可以有兩個不同參照系下的速度。

若以列車本地空間為零點參照系，則小孩速度就是實付體能的速度，即v₂=5米/秒。

若以列車外空間為零點參照系，則小孩速度：v₂=299792458+5=299792463米/秒。

結語

任何速度都取決於參照系，不存在所謂的絕對光速，也不存在任何參照系下的不變光速。

按最近原則，只能以本地空間或本地光子為零點參照系，不能以外地空間或外地光子。否則至少違背能量守恆與轉換定律。

洛倫茲變換因子是100多年前的老黃曆，是純數學虛構，既不符合大量場效應實驗，也不符合量子場論的基本理念。

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物理新視野

麥克斯韋的電磁理論預言了光速是一個定值，邁克爾遜莫雷實驗從另一個角度驗證了光速是不變的，1905年，愛因斯坦發表了《論動體的電動力學》一文，這也就是後來我們所說的狹義相對論。在該論文中，光速不變、光速不可超越。

什麼是光速不可超越呢？

簡單點說，你如果想通過加速讓一個有靜質量的物體達到光速，這是不可能的事情，即便你耗費整個宇宙的能量也無法完成加速任務。不僅如此，一切物質、信息、能量的傳播都無法超越光速，光速是一個極限值。目前已知的可以達到光速的有：引力波的傳播、電磁波的傳播、引力相互作用。唯一的被認為是超越光速的是：宇宙膨脹的速度，但是宇宙膨脹是空間整體的膨脹，與相對論並不衝突。

所以存在一列速度達到光速的列車嗎？顯然不存在，但這並不妨礙解答這道題。我們可以做個思想實驗，假設一列火車的速度為光速Vc，一個小孩沿著列車的運動方向在車廂裡跑，速度為w，那麼這個小孩的速度是否超光速了呢？

按照經典的牛頓理論，在經典低速的物理框架內，速度可以進行簡單的疊加，也就是伽利略變換，因此這個小孩的速度是Vc+w，顯然超光速了。

但事實不是這樣，由於光速的列車不滿足經典低速的物理框架，所以不能用之前牛頓理論中的伽利略變換了，而改用洛倫茲變換，速度的求法如下圖所示：

在這個公式中，無論小孩的速度有多快，哪怕小孩的速度也達到了光速，得出來的結果都是小於等於光速的。

相似的問題還有：當兩個人以相反的方向奔跑，且各自的速度都是光速的90%，那麼這兩個人的相對速度是否超光速了呢？

有興趣的朋友可以將數值代入公式中計算一下，得出來的結果是99.44%光速，也沒有超越光速，但是如果按照牛頓理論經典低速的物理框架來處理的話，得到的結果會是180%光速。為什麼兩個數據差別那麼大呢？這就是高速運動的物體帶來的相對論效應了。究竟什麼是低速，什麼是高速呢？一般來講，低於光速的10%是低速，高於光速的10%是高速，因為此時相對論效應已經開始明顯了，隨著速度的進一步提高，效應會更加明顯。

科學船塢

我有靠譜回答。

對光速列車，我們知道也許二百年內不可能實現，即然沒有實踐檢驗，就都是從某種現在的理論出發的想象而己。三百年前，人類社會可能最塊的速度，即騎馬得到的速度，每小時八十公里以內的速度。我們假設當時有人說，一秒鐘十七公里的飛行速度，當時全世界的人都會說你是瘋了，絕無可能。

當下，我們討論光速列車上一個人在光速條件下做跑步運動，是否超光速？我們先看看人類已經實踐的在太空站上的宇航員在飛船中，也有時在太空中出艙行走，做維護修理等。當你所處環境是高速運動的艙體，你自身及你環境場景所有物質都被高速了，你受到了一個高速運動力的挾持，但你還是適應的狀態，即可在高速狀態下行走，運動。

我們再舉例子討論。如果再過八十年，我們人類去探測海王星冥王星，很可能秒速萬公里了。當人類有能力適應這個速度時，宇航員仍然可以在飛船上行動，出走，搞維護的。但人類宇航員仍然是受挾持受力運行，仍可以自由在飛行器中行走工作的。

二百年或三百年後，人類脫離太陽☀️系飛向遙遠的太空，參照∮系非太陽☀️系的引力射線光及更多因素干擾等等。假定光速，或五百年一千年後的超光速，如果按現階段人類社會最被公認的定理來討論，是不足以說明是真實的了。即不適用！

我個人有一個假定推論：是可能的！

謝謝各位讀者！

北京大劉

問的應該是小孩運動方向和列車方向相同，才會出來這個結論。

如果讓愛因斯坦來回答，肯定是不會，並且還會說這種假設不存在。

愛因斯坦為什麼說肯定不會？

首先我們分析一個這個問題，列車為運動狀態，小孩在運動的列車上動。之所以會有這個問題是我們曾經學習過的伽利略變換告訴我們，相對速度就是兩個速度加法或減法的問題，so easy。這道題我們的第一反應就是小孩的速度加上列車的速度即v=u+c（小孩速度為u，光速為c）結果妥妥的超過光速呀，再簡單不過了。

雖然這是常識，但有的時候你認為的常識也不一定是對的。如果是平常馬路上你追我趕，或者你在飛機上跑都可以這麼算，但是當運動速度達到百分之一的光速時，愛因斯坦會說：“牛頓經典力學下的伽利略變換已經不適用了，會產生誤差，高速運動是狹義相對論的領域。何況列車運動速度是光速。”

愛因斯坦的理由

我們假設小孩從列車後跑道列車前，因為車在做勻速直線運動，沒有加速度，所以小孩的運動是列車系統內的運動，與外界不發生任何關係。或者說如果列車沒有窗戶，是封閉的我們根本觀察不到窗外的景色，乘客根本察覺不到汽車是運動狀態還是靜止狀態，在內部觀察就好像小孩在一輛靜止的列車上從前跑到後面。

那麼車裡的人觀察到小孩從車後跑到車前的時間根據 s = vt 可以求出來是t1

恰巧地面上有一個人也觀察到了這個過程，地面上的人發現小孩跑得距離根本不是列車尾到列車頭的距離，因為列車也在跑。同理根據s=vt也可以求出t2，我們不用算也知道雖然s1不等s2，v1不等v2，但t1=t2，但是愛因斯坦不這麼認為，愛因斯坦說當列車速度足夠快時，t2>t1,速度不僅僅是相加那麼簡單的。

舉一個例子，讓你懷疑人生

一輛飛船以速度v往前飛，飛船底部有個小圓燈向飛船頂部射出，光速為c，當飛船從A點飛到B點，燈恰好從底部射到頂部，飛船內的人觀察燈從底部射到頂部的時間為t'，地面觀察到的時間為t為，問t和t'相等嗎？

地面觀測到的光走的是斜線,距離為ct，飛船飛行距離vt，飛船內部觀察到光從下到上運動距離ct'，三段距離連起來是一個三角形，我們可以根據勾股定理求出：

發現沒有，相對時間是t和t'不相等的，並且結果只取決於飛船速度v，這就是愛因斯坦《狹義相對論》的時間膨脹效應，意思就是說運動的物體時間會變慢。

洛倫茲因子

我們把高速運動物體上的時間 t'叫做本徵時間，觀察者的參考系的時間t叫做非本徵時間，把：

叫做洛倫茲因子，也可以叫高速修正因子，比較容易理解。下面是速度與洛倫茲因子的關係圖，

當v無限趨近於光速，修正因子將無窮大，記住這點，就可以理解狹義相對論大多數問題，我們可以把它認為是經典力學下，對高速的誤差給予的修正，質量修正，時間修正，尺寸修正，速度修正，在日常生活中宏觀低速狀態，這個修正因子約等於1，則不發生修正，所以經典力學並不會出現太大誤差。

舉個日常生活中的例子

在現實生活中民航飛機的時速大約為為250m/s，光速為3x10^8m/s，帶入上面式子，可以發現v^2/c^2太小了，飛機運動產生的時間變化可以忽略不計了，即t=t'，又回到了經典力學領域。

只有達到非常快的速度時，速度v才會對因子有影響，從而對時間發生影響。

當v無限趨近於光速時，

光速不變

其實上面證明時還缺少一個條件，就是光速不變原理，而高速不變原理並不是愛因斯坦說的，而是邁克爾遜莫雷實驗證實的。這個問題麥克斯韋研究電磁學的時候就發現了，洛倫茲變換公式推導了出來，上面的時間膨脹效應是其中之一，也就是兩個慣性座標系間的時間變換，可以說愛因斯坦是撿了個現成。狹義相對論中除了時間膨脹，還有上面提到的質增效應，尺縮效應，速度變換。其中尺縮效應，說的是運動的物體尺寸會縮收，這裡不推導了，公式：↓

孩子的速度——速度變換

明白了愛因斯坦講的，我們就知道在高速運動時，伽利略的速度變換將不再適用。需要用洛倫茲的速度變換中的速度疊加公式：

把孩子的運動速度v和列車時間速度c，帶入可以得出結果為（v+c）/（1+v/c）。

但其實這個結果是不對的，實際上列車是不可能達到光速的。（下面再講）

我們就當列車速度趨近於光速，當孩子速度也趨近於光速C時，我們可以得出結果：地面觀察到孩子的速度趨近於光速，但並不能超過光速，有興趣可以設定小孩和列車都是0.99倍光速計算一下。

再說說質增效應

m0為物體靜止質量，即靜質量，m為動質量，即物體的質量隨速率變化。

通過公式我們可以得出以下曲線，還是拿民航飛機舉例，洛倫茲因子約等於1，飛機質量變化可以忽略不記，m=m0，當速度無限趨近於光速時，物體質量將無窮大。當物體速度為光速時，因子為0，狹義相對論就解釋不了了，這是不存在的，所以m0不為0時，無法到達光速，即有質量的物體，不可能達到光速。

所以說這個假設不成立，孩子的速度也不能超過光速。

關鍵字: 列車 科學 速度