NEWN牛顿

根据光速不变原理，光速不因光源的移动而变化，也就是你在列车上发出一束光，在列车上测量的速度和在地面上测量的速度值是一样的。相对论正是在这个基础上推导出来的。在推导电磁波的速度公式时，这个速度竟然没有参照系，也就是相对于任何参照系都是这个速度，还有就是测量光速相对于以太的速度时，发现光向任何方向传播的速度都是一样的，这也基本上否定的以太的存在。总之，光速不变原理是经过科学验证的，不要试图去否定有关理论，而是应多去想办法利用有关理论去分析解释我们遇到的问题。

新热机发明者曾祥云

对于相对论的误区

关于相对论，一般人误区最大的就是拿牛顿的世界观来套用。什么意思呢？

我们可以先来看看，牛顿对于运动问题的解决方案。这其实来源于伽利略的相对性原理。具体的操作其实就是速度叠加。我们来举个例子，假设一个人在一辆小车上，这小车从右往左运动，每秒是10米，而人在车上运动，每秒是5米。那这个时候如果要求地面观测者看到车上的人的速度，那应该是多少呢？

科学是注重过程的，对于这个问题，牛顿世界观下的解决方案，其实就是把两个速度进行叠加，也就是说，地面观测者的速度是车速+人的速度，也就是10+5=15米/秒。

所以，如果一个手电筒打开并扔出去，如果用牛顿的世界观，地面观测者看到的光的速度就应该是光速c+手电筒的速度，所以一定会大于光速c。

可问题的关键是，牛顿和爱因斯坦的世界观是不同的，具体来说，在爱因斯坦的理论框架内，速度不是单纯的叠加。还是车子和小人的例子，如果用爱因斯坦的理论来计算，其实是下面这个计算公式。这个计算式其实是通过光速不原理和相对性原理，推导而来的，想了解的可以自己简单推一下，其实就是一个初中数学的难度，数学上并不难，难的其实是物理学的思想。

如果把刚才的速度带入计算，你就会发现，结果约等于15m/s，只是在小数点后15位有个极其微笑的差异。实际上，

还是扔手电筒的那个问题，实际上，如果你假设手电筒有个速度，再带入进去算，你会发现，最后的结果其实还是光速c，并不是牛顿力学计算出来的超光速。所以，其实在相对论当中，光速其实和光源是没什么关系，无论光源到底在不在运动。不仅如此，其实一开始相对论被称为相对论，爱因斯坦是有点不愿意的，因为这个理论更像是绝对论。这里的绝对，其实就是光速，光速在任何惯性参考系下都是光速。

相对论和牛顿力学的本质区别？

那你可以能要问为什么相对论和牛顿力学会有所区别呢？

这其实是爱因斯坦和牛顿对于时空的看法不同造成的。牛顿认为“时间”和“空间”是彼此独立的，而且对于任何参考系（观测者）来说，时间和空间是一样的。意思就是，对于任何人来说，一秒就是一秒，一米就是一米，在大家眼里一秒和一米都是一样的，和他们的运动状态没有关系。

而爱因斯坦则认为，“时间”和“空间”并不是分立的物理量，而是可以被统一的，他管着叫做“时空”。具体来说就是，由于运动状态的不同，时间和空间也会发生变法。

比如说：高速运动的物体，就会发生时间膨胀效应和尺缩效应。

具体点来说，就是如果刚才的例子变成一艘飞船，飞船从高空快速掠过。在对于地面观测者来说，飞船上的时间就会发生膨胀。具体的膨胀是这样的，如果飞船上的人在做广播体操，那地面上看到的情况就是慢动作的广播体操，具体膨胀效应其实也可以通过相对论的推导公式来求解。

这里补充一点，其实飞船里的人感受到的时间还是在很正常的，所以他做的广播体操还是正常速度。还有，如果地面观测者也在做广播体操，那对于飞船上的人来说，他看到的其实也是慢动作广播体操。这里其实就是相对性原理在起作用，毕竟运动是相对的，飞船上的人相对于地面观察者是告诉运动，同理，我们也可以看到是地面观测者相对于飞船上的人在高速运动。

而尺缩效应的情况也是和时间膨胀是类似的，在这里就不赘述。

虽然，相对论得出的结果特别反直觉，但是科学上的事请其实要靠实验来证明。爱因斯坦狭义相对论这些年也确实被不少的时间所证明，首先就是μ子实验，其次还有铯原子钟实验等等。这些在网上都可以搜到，想了解的可以自行搜一下。

这些实验都非常强有力的证明了爱因斯坦的观点。而那个让人无法理解的光速不变原理，说白了就是时空的一种特殊属性，是描述任意两个事件之间的时空距离。

最后，我们来总结一下，牛顿世界观和爱因斯坦的世界观对于“时空”的认识有本质的区别，正因为如此，在计算运动速度时，牛顿世界观下，常常是通过简单的速度叠加来完成的。而实际上，爱因斯坦的理论也有相关的速度合成公式，在解决高速问题时，其实应该用的是爱因斯坦的狭义相对论而不是牛顿力学，如果从狭义相对论来求解，那一定不存在超光速的事件。所以，扔出去的手电筒中射出光并没有超光速。

钟铭聊科学

先说答案，肯定没有超光速。这个问题在相对论的光速不变原理里说的非常清楚，咱们来看一下光速不变原理到底说的是啥？光速不变原理是指光在真空中的传播速度相对于任何参考系来说是不变的，与观察者和光源的运动状态无关。将一个打开的手电筒扔出去，实际上就是光源的运动状态发生了变化，根据光速不变原理，光源的运动状态影响不了光速，超不了光速。下面通过对光速不变原理的一些深入分析来找出运动的手电筒发出的光没有超光速的原因。

对“与光源的运动状态无关”的理解

实际上，光速与光源运不运动真没关系，你可以这样来理解：打开手电筒发出光后，不管需不需要介质，发出的光就与手电筒无关了。手电筒无论怎么运动都丝毫影响不了已经发出的光。

因为由于光的波粒二象性，手电筒发出的光看似是一体的，实际是一个个不连续的光子，它们不是单一体，光子之间不可能传递来自光源的运动。从另一个角度也可以这样来理解：那就是我们不能用经典物理的思维来理解光，实际上光子是没有加速度的，也就是说它根本没有加速过程和加速时间，因为它根本不需要加速，它的速度是恒定的。它的运动是不需要动力的，外在的力根本用不上，也作用不到，因此光源的运动对它是没有影响的，光速仍然不变。回答到这里，我们的问题应该是已经回答完毕。但意犹未尽，既然已经说了，干脆就让我们说个痛快。

说到这里，我们似乎可以得出结论：光及光速只与它们的运动背景或媒质有关。不过关于光以太媒质的问题在上个世纪已经得到解决。大家公认，光的传播是不需要媒质的，绝对静止的以太是不存在的。那剩下来的只能是它们的运动背景――时空，因为光速再快也是在时空中的运动，不可能跑出时空“之外”，否则它的速度是没法度量的。如果不能把时空称为光的传播媒质，也只能称其为“运动背景”，由上分析可知，光及光速与时空是紧密相连的。

这一点也从光速不变原理中提到的“与观察者的运动状态无关”这句话中得到了进一步地证实。

对“与观察者运动状态无关”的理解

如果说光速只与光源的运动状态无关，那把光的传播可以理解为介质的传播，就像声音的传播，在空气中、水中、木头中的传播速度是不一样的，声源发出振动后的传播速度只与这些介质的性质有关，而与声源无关。因此同理，光的传播速度与光源的运动状态无关。但是光和声音不同，光速不但与光源运动状态无关，与观察者的运动状态也无关。随着观察者变换不同的参考系，光速竟然还是不变，这说明光的传播不是简单的介质传播，因为介质是不会随着观察者一直同步运动的。这怎么解释？这不由让人想起度量光速的时空背景来了，所谓的光速都是以时空来度量的，那光的传播是不是就是时空自身的传播，或者说只与时空有关，而不仅仅把时空看成一个运动背景？

物原爱牛毛1

　首先，光是变化的电磁场，它的运动速度与其所在的空间位置上的性质有关。在真空中，光相对光源速度恒定；而在介质中，则光速由介质的性质和状态决定。

　其次，由于运动速度的大小与方向是相对的。因此，光速不仅与其所在空间位置上的性质有关，也与测量装置的运动状态有关。也就是说，在真空中，光速虽然相对光源速度恒定。但当测量装置相对光源运动时，实测到的光速也会不同；而在介质中，则除了与介质的性质与状态有关外，也与测量装置相对介质的运动状态有关。就像声波在大气层内速度约为350米/秒，但测量装置在大气层内相对声源运动时，实测到的声带也将不同。对于光速也一样。

　回到题主的问题上，则也应从两种空间性质和两种观测状态来分析：

　1、当手电筒射出的光在大气层内运动时，其速度相对大气层速度基本恒定，无论你把手电筒扔出去的速度是多快。就像超音速飞行的飞机产生的声波速度仍相对大气层恒定一样；

　2、当手电筒射出的光在大气层内运动，而测量装置也在大气层内运动时，则测量到的光速应遵循经典物理学的速度叠加原理：当测量装置朝光源运动时，光速高于光在大气层内的速度.反之，就低于光在大气层内的速度。

　3、当手电筒在真空中时，则其射出的光相对手电筒速度恒定。

　4、当手电筒在真空中时，扔出去的手电筒产生的光相对不动的测量装置来说，其光速会增加并超过相对静止时的光速。

　关于光速的其他方面的问题，可参阅本人的以下文章：

彭晓韬

当然不会超光速。所有认为发生了超光速的人，都是以伽利略变换在解这道题。而世界上所有针对光速的问题，目前都只是在相对论的框架下进行解释，也就是要运用洛伦兹变换来解题。

什么是伽利略变换？

伽利略变换，是建立在绝对时空观上的一种速度求解方式。

简单来说就是，绝对速度=相对速度+牵引速度。

这个方程是一个矢量方程。什么意思呢？

打个比方，比如人在车上走，人相对于地面的绝对速度，就应该是相对于车子的速度，加上车相对于地面的速度。

即如果人与车是同向，那么上面的方程里，人的速度和车的速度就应该相加。如果人与车的方向是相反的，那上面方程里，人的速度与车的速度就应该相减。

以伽利略变换思路解题，问题里的手电筒的速度就是牵引速度，射出的光相对于手电筒速度为光速，所以得出相对于地面，射出的光似乎应该是超光速。这其实是绝对时空观下，得出的结论。

也是大多数不熟悉相对论的人，惯用的思考方式。

造成这样的原因，其实是因为伽利略变换是牛顿力学的数学基础，而我们从小都在学习牛顿定律，这造成了一种根深蒂固的惯性思维，基于伽利略变换建立起来速度理解。

因为太熟悉了，所以一旦遇到运动问题，我们都会下意识地，运用伽利略变换来思考。

而根据狭义相对论，其中一条最重要的结论就是，光的速度与光源的运动无关。

也就说，一束发光的手电筒，如果被抛出去，射出去的光不会因为手电筒光源产生了一个速度，而变成超光速。

光速不变的本质其实就是，时空产生了变化，时间与空间产生了畸变。我们记住这个结论运用就是了。

而之所以得出这个结论，则是通过洛伦兹变换推导出来的。

荷兰物理学家亨德里克·洛伦兹1904年提出的洛伦兹变换，本来是用于调和19世纪经典电动力学与牛顿力学之间的矛盾，而后来被爱因斯坦发现，作为了狭义相对论的数学基础。

打破了牛顿建立起来的绝对时空观，提出了相对时空观。

在狭义相对论的体系下，光速可以看成一把测量时空的尺子。这个尺子是不会变的，变的是我们对于时空的感知。

我们最熟悉的就是“光速不变”。

所以从某种意义上来说，爱因斯坦的相对论，可以理解为光的绝对论。

所以，这个题的答案很简单，光速不变，还是30万公里/秒。

关于速度问题，能用洛伦兹变换替代伽利略变换吗？

能，但伽利略变换永远不会被淘汰，就像牛顿定律我们还在用一样。

因为，我们本身生活在一个低速环境中，而在这样的环境中，运用伽利略变换和运用洛伦兹变换得来的解，其差值完全可以忽略不计。

而伽利略变换计算十分简单，更方便易用。

而看看下面洛伦兹变换的公式，一定头都大了。日常应用如果用它来计算，是一件很麻烦的事。

所有的公式、理论方便易用，才是最有实用价值的。

而只有在解释宇宙天体运动时，往往就不能运用伽利略变换了，而只能运用以洛伦兹变换为基础的相对论。因为宇宙中的天体们，都处于高速运动中。

结论

伽利略变换与洛伦兹变换并不矛盾。只是一个适用于低速条件，一个适用于高速条件下。

伽利略变换是洛伦兹变换的简化版，牛顿定律的所有解，也都是相对论的近似解。

在运动不超过光速的十分之一时，用伽利略变换就行了。而一旦速度超过了光速的十分之一，就不得不考虑相对效应，就必须使用洛伦兹变换。

当然所有涉及光速的脑洞问题，都必须以洛伦兹变换来计算， 也就是必须遵循相对论的解题思路。

想法捕手

光速的绝对速度目前理论上认为是不变的。。

就好像你走路速度是5公里/小时，你在火车上走路依然是这个速度，不会因为你在火车上你的走路速度就快了。。

但是，相对速度，以现在人类的技术没法去验证相对速度适不适用于光传播。。

但是，我认为这是肯定的。。

假如有一群人，处在离地球2万光年的地方，他们要看到地球此刻的光，要等2万年。。如果他们中有一个人乘坐速度为1/2光速的飞行器往地球飞，那么他会提前5000年看到地球此刻的光。。。。。所以，论相对速度，他超光速了，或者说光对于他来说是超光速了。

电筒抛出去，相对速度是肯定超光速了的，只是这个量对于光速来说根本就忽略不计。。。

但是，绝对速度，你没有超光速。。

其实我们时时刻刻都处于相对超光速状态，同时，也时时刻刻处于延迟状态。。。这才是世界的本来面貌。。。如果我们既不超光速又不延迟，那世界该是静止的。。。

笨笨牛850

又一个强行“超光速”的问题，其实这种问题很容易得出答案，换种思维方式就可以了：如果真的能如此轻松地超越光速，爱因斯坦的相对论早就被推翻了，根本轮不到如今的我们去推翻。

手电筒发出的光为何不能超光速？这牵扯到相对速度的计算问题。

我们上学时用到的相对速度计算公式其实本质上是“伽利略变换”。举个例子，你我分别以5米每秒的速度反方向奔跑，我们之间的相对速度就是10米每秒，这很容易理解，也符合我们日常认知。

但当速度上升到亚光速，情况就完全不一样了。

在亚光速世界，伽利略变换不再适用，必须用到“洛伦兹变换”。如今我们知道，伽利略变换只是洛伦兹变换的特例和近似值，在低速世界的近似值而已。

洛伦兹变换的核心就是光速不变原理，这个原理不再详述，它本身就是一个假设，也不需要太多解释。但爱因斯坦假设光速不变原理的过程非常曲折，远不是凭空想象拍脑袋想出来的，没有大量的物理学知识和颠覆性思维带来的灵感，肯定不会也不敢做出这样的假设。

光速不变原理，讲的就是光速是绝对的，不需要任何参照系，无论光源以什么形式运动，光速都是不变的。即使你以99%光速飞行，你身上发出的光的速度仍旧是光速，而且在任何参照系下都是光速。

宇宙探索

不会超光速，仍然是光速。但是不会超光速不是因为荒缪的相对论。而是因为光是电磁波，沒有质量和惯性。手电筒的运动，不会对还未产生光的电磁场产生加速。而光，电磁场产生后就立刻脱离了光源手电筒。不管怎么运动都不会影响光的速度。但是可以影响频率和波长，发生多普勒效应。与相对缪论无关。

cx1944

光速都是定点测的，运动光源的光速也没实测过，由于光速很大就算真的能叠加光源速度测出来也是很难的

绿水青山48936175

可以做实验来验证，但光速太快了，很难保证实验的准确性。

關鍵字: 手电筒 科学 列车