NEWN牛頓

根據光速不變原理，光速不因光源的移動而變化，也就是你在列車上發出一束光，在列車上測量的速度和在地面上測量的速度值是一樣的。相對論正是在這個基礎上推導出來的。在推導電磁波的速度公式時，這個速度竟然沒有參照系，也就是相對於任何參照系都是這個速度，還有就是測量光速相對於以太的速度時，發現光向任何方向傳播的速度都是一樣的，這也基本上否定的以太的存在。總之，光速不變原理是經過科學驗證的，不要試圖去否定有關理論，而是應多去想辦法利用有關理論去分析解釋我們遇到的問題。

新熱機發明者曾祥雲

對於相對論的誤區

關於相對論，一般人誤區最大的就是拿牛頓的世界觀來套用。什麼意思呢？

我們可以先來看看，牛頓對於運動問題的解決方案。這其實來源於伽利略的相對性原理。具體的操作其實就是速度疊加。我們來舉個例子，假設一個人在一輛小車上，這小車從右往左運動，每秒是10米，而人在車上運動，每秒是5米。那這個時候如果要求地面觀測者看到車上的人的速度，那應該是多少呢？

科學是注重過程的，對於這個問題，牛頓世界觀下的解決方案，其實就是把兩個速度進行疊加，也就是說，地面觀測者的速度是車速+人的速度，也就是10+5=15米/秒。

所以，如果一個手電筒打開並扔出去，如果用牛頓的世界觀，地面觀測者看到的光的速度就應該是光速c+手電筒的速度，所以一定會大於光速c。

可問題的關鍵是，牛頓和愛因斯坦的世界觀是不同的，具體來說，在愛因斯坦的理論框架內，速度不是單純的疊加。還是車子和小人的例子，如果用愛因斯坦的理論來計算，其實是下面這個計算公式。這個計算式其實是通過光速不原理和相對性原理，推導而來的，想了解的可以自己簡單推一下，其實就是一個初中數學的難度，數學上並不難，難的其實是物理學的思想。

如果把剛才的速度帶入計算，你就會發現，結果約等於15m/s，只是在小數點後15位有個極其微笑的差異。實際上，

還是扔手電筒的那個問題，實際上，如果你假設手電筒有個速度，再帶入進去算，你會發現，最後的結果其實還是光速c，並不是牛頓力學計算出來的超光速。所以，其實在相對論當中，光速其實和光源是沒什麼關係，無論光源到底在不在運動。不僅如此，其實一開始相對論被稱為相對論，愛因斯坦是有點不願意的，因為這個理論更像是絕對論。這裡的絕對，其實就是光速，光速在任何慣性參考系下都是光速。

相對論和牛頓力學的本質區別？

那你可以能要問為什麼相對論和牛頓力學會有所區別呢？

這其實是愛因斯坦和牛頓對於時空的看法不同造成的。牛頓認為“時間”和“空間”是彼此獨立的，而且對於任何參考系（觀測者）來說，時間和空間是一樣的。意思就是，對於任何人來說，一秒就是一秒，一米就是一米，在大家眼裡一秒和一米都是一樣的，和他們的運動狀態沒有關係。

而愛因斯坦則認為，“時間”和“空間”並不是分立的物理量，而是可以被統一的，他管著叫做“時空”。具體來說就是，由於運動狀態的不同，時間和空間也會發生變法。

比如說：高速運動的物體，就會發生時間膨脹效應和尺縮效應。

具體點來說，就是如果剛才的例子變成一艘飛船，飛船從高空快速掠過。在對於地面觀測者來說，飛船上的時間就會發生膨脹。具體的膨脹是這樣的，如果飛船上的人在做廣播體操，那地面上看到的情況就是慢動作的廣播體操，具體膨脹效應其實也可以通過相對論的推導公式來求解。

這裡補充一點，其實飛船裡的人感受到的時間還是在很正常的，所以他做的廣播體操還是正常速度。還有，如果地面觀測者也在做廣播體操，那對於飛船上的人來說，他看到的其實也是慢動作廣播體操。這裡其實就是相對性原理在起作用，畢竟運動是相對的，飛船上的人相對於地面觀察者是告訴運動，同理，我們也可以看到是地面觀測者相對於飛船上的人在高速運動。

而尺縮效應的情況也是和時間膨脹是類似的，在這裡就不贅述。

雖然，相對論得出的結果特別反直覺，但是科學上的事請其實要靠實驗來證明。愛因斯坦狹義相對論這些年也確實被不少的時間所證明，首先就是μ子實驗，其次還有銫原子鐘實驗等等。這些在網上都可以搜到，想了解的可以自行搜一下。

這些實驗都非常強有力的證明了愛因斯坦的觀點。而那個讓人無法理解的光速不變原理，說白了就是時空的一種特殊屬性，是描述任意兩個事件之間的時空距離。

最後，我們來總結一下，牛頓世界觀和愛因斯坦的世界觀對於“時空”的認識有本質的區別，正因為如此，在計算運動速度時，牛頓世界觀下，常常是通過簡單的速度疊加來完成的。而實際上，愛因斯坦的理論也有相關的速度合成公式，在解決高速問題時，其實應該用的是愛因斯坦的狹義相對論而不是牛頓力學，如果從狹義相對論來求解，那一定不存在超光速的事件。所以，扔出去的手電筒中射出光並沒有超光速。

鍾銘聊科學

先說答案，肯定沒有超光速。這個問題在相對論的光速不變原理裡說的非常清楚，咱們來看一下光速不變原理到底說的是啥？光速不變原理是指光在真空中的傳播速度相對於任何參考系來說是不變的，與觀察者和光源的運動狀態無關。將一個打開的手電筒扔出去，實際上就是光源的運動狀態發生了變化，根據光速不變原理，光源的運動狀態影響不了光速，超不了光速。下面通過對光速不變原理的一些深入分析來找出運動的手電筒發出的光沒有超光速的原因。

對“與光源的運動狀態無關”的理解

實際上，光速與光源運不運動真沒關係，你可以這樣來理解：打開手電筒發出光後，不管需不需要介質，發出的光就與手電筒無關了。手電筒無論怎麼運動都絲毫影響不了已經發出的光。

因為由於光的波粒二象性，手電筒發出的光看似是一體的，實際是一個個不連續的光子，它們不是單一體，光子之間不可能傳遞來自光源的運動。從另一個角度也可以這樣來理解：那就是我們不能用經典物理的思維來理解光，實際上光子是沒有加速度的，也就是說它根本沒有加速過程和加速時間，因為它根本不需要加速，它的速度是恆定的。它的運動是不需要動力的，外在的力根本用不上，也作用不到，因此光源的運動對它是沒有影響的，光速仍然不變。回答到這裡，我們的問題應該是已經回答完畢。但意猶未盡，既然已經說了，乾脆就讓我們說個痛快。

說到這裡，我們似乎可以得出結論：光及光速只與它們的運動背景或媒質有關。不過關於光以太媒質的問題在上個世紀已經得到解決。大家公認，光的傳播是不需要媒質的，絕對靜止的以太是不存在的。那剩下來的只能是它們的運動背景――時空，因為光速再快也是在時空中的運動，不可能跑出時空“之外”，否則它的速度是沒法度量的。如果不能把時空稱為光的傳播媒質，也只能稱其為“運動背景”，由上分析可知，光及光速與時空是緊密相連的。

這一點也從光速不變原理中提到的“與觀察者的運動狀態無關”這句話中得到了進一步地證實。

對“與觀察者運動狀態無關”的理解

如果說光速只與光源的運動狀態無關，那把光的傳播可以理解為介質的傳播，就像聲音的傳播，在空氣中、水中、木頭中的傳播速度是不一樣的，聲源發出振動後的傳播速度只與這些介質的性質有關，而與聲源無關。因此同理，光的傳播速度與光源的運動狀態無關。但是光和聲音不同，光速不但與光源運動狀態無關，與觀察者的運動狀態也無關。隨著觀察者變換不同的參考系，光速竟然還是不變，這說明光的傳播不是簡單的介質傳播，因為介質是不會隨著觀察者一直同步運動的。這怎麼解釋？這不由讓人想起度量光速的時空背景來了，所謂的光速都是以時空來度量的，那光的傳播是不是就是時空自身的傳播，或者說只與時空有關，而不僅僅把時空看成一個運動背景？

物原愛牛毛1

　首先，光是變化的電磁場，它的運動速度與其所在的空間位置上的性質有關。在真空中，光相對光源速度恆定；而在介質中，則光速由介質的性質和狀態決定。

　其次，由於運動速度的大小與方向是相對的。因此，光速不僅與其所在空間位置上的性質有關，也與測量裝置的運動狀態有關。也就是說，在真空中，光速雖然相對光源速度恆定。但當測量裝置相對光源運動時，實測到的光速也會不同；而在介質中，則除了與介質的性質與狀態有關外，也與測量裝置相對介質的運動狀態有關。就像聲波在大氣層內速度約為350米/秒，但測量裝置在大氣層內相對聲源運動時，實測到的聲帶也將不同。對於光速也一樣。

　回到題主的問題上，則也應從兩種空間性質和兩種觀測狀態來分析：

　1、當手電筒射出的光在大氣層內運動時，其速度相對大氣層速度基本恆定，無論你把手電筒扔出去的速度是多快。就像超音速飛行的飛機產生的聲波速度仍相對大氣層恆定一樣；

　2、當手電筒射出的光在大氣層內運動，而測量裝置也在大氣層內運動時，則測量到的光速應遵循經典物理學的速度疊加原理：當測量裝置朝光源運動時，光速高於光在大氣層內的速度.反之，就低於光在大氣層內的速度。

　3、當手電筒在真空中時，則其射出的光相對手電筒速度恆定。

　4、當手電筒在真空中時，扔出去的手電筒產生的光相對不動的測量裝置來說，其光速會增加並超過相對靜止時的光速。

　關於光速的其他方面的問題，可參閱本人的以下文章：

彭曉韜

當然不會超光速。所有認為發生了超光速的人，都是以伽利略變換在解這道題。而世界上所有針對光速的問題，目前都只是在相對論的框架下進行解釋，也就是要運用洛倫茲變換來解題。

什麼是伽利略變換？

伽利略變換，是建立在絕對時空觀上的一種速度求解方式。

簡單來說就是，絕對速度=相對速度+牽引速度。

這個方程是一個矢量方程。什麼意思呢？

打個比方，比如人在車上走，人相對於地面的絕對速度，就應該是相對於車子的速度，加上車相對於地面的速度。

即如果人與車是同向，那麼上面的方程裡，人的速度和車的速度就應該相加。如果人與車的方向是相反的，那上面方程裡，人的速度與車的速度就應該相減。

以伽利略變換思路解題，問題裡的手電筒的速度就是牽引速度，射出的光相對於手電筒速度為光速，所以得出相對於地面，射出的光似乎應該是超光速。這其實是絕對時空觀下，得出的結論。

也是大多數不熟悉相對論的人，慣用的思考方式。

造成這樣的原因，其實是因為伽利略變換是牛頓力學的數學基礎，而我們從小都在學習牛頓定律，這造成了一種根深蒂固的慣性思維，基於伽利略變換建立起來速度理解。

因為太熟悉了，所以一旦遇到運動問題，我們都會下意識地，運用伽利略變換來思考。

而根據狹義相對論，其中一條最重要的結論就是，光的速度與光源的運動無關。

也就說，一束髮光的手電筒，如果被拋出去，射出去的光不會因為手電筒光源產生了一個速度，而變成超光速。

光速不變的本質其實就是，時空產生了變化，時間與空間產生了畸變。我們記住這個結論運用就是了。

而之所以得出這個結論，則是通過洛倫茲變換推導出來的。

荷蘭物理學家亨德里克·洛倫茲1904年提出的洛倫茲變換，本來是用於調和19世紀經典電動力學與牛頓力學之間的矛盾，而後來被愛因斯坦發現，作為了狹義相對論的數學基礎。

打破了牛頓建立起來的絕對時空觀，提出了相對時空觀。

在狹義相對論的體系下，光速可以看成一把測量時空的尺子。這個尺子是不會變的，變的是我們對於時空的感知。

我們最熟悉的就是“光速不變”。

所以從某種意義上來說，愛因斯坦的相對論，可以理解為光的絕對論。

所以，這個題的答案很簡單，光速不變，還是30萬公里/秒。

關於速度問題，能用洛倫茲變換替代伽利略變換嗎？

能，但伽利略變換永遠不會被淘汰，就像牛頓定律我們還在用一樣。

因為，我們本身生活在一個低速環境中，而在這樣的環境中，運用伽利略變換和運用洛倫茲變換得來的解，其差值完全可以忽略不計。

而伽利略變換計算十分簡單，更方便易用。

而看看下面洛倫茲變換的公式，一定頭都大了。日常應用如果用它來計算，是一件很麻煩的事。

所有的公式、理論方便易用，才是最有實用價值的。

而只有在解釋宇宙天體運動時，往往就不能運用伽利略變換了，而只能運用以洛倫茲變換為基礎的相對論。因為宇宙中的天體們，都處於高速運動中。

結論

伽利略變換與洛倫茲變換並不矛盾。只是一個適用於低速條件，一個適用於高速條件下。

伽利略變換是洛倫茲變換的簡化版，牛頓定律的所有解，也都是相對論的近似解。

在運動不超過光速的十分之一時，用伽利略變換就行了。而一旦速度超過了光速的十分之一，就不得不考慮相對效應，就必須使用洛倫茲變換。

當然所有涉及光速的腦洞問題，都必須以洛倫茲變換來計算， 也就是必須遵循相對論的解題思路。

想法捕手

光速的絕對速度目前理論上認為是不變的。。

就好像你走路速度是5公里/小時，你在火車上走路依然是這個速度，不會因為你在火車上你的走路速度就快了。。

但是，相對速度，以現在人類的技術沒法去驗證相對速度適不適用於光傳播。。

但是，我認為這是肯定的。。

假如有一群人，處在離地球2萬光年的地方，他們要看到地球此刻的光，要等2萬年。。如果他們中有一個人乘坐速度為1/2光速的飛行器往地球飛，那麼他會提前5000年看到地球此刻的光。。。。。所以，論相對速度，他超光速了，或者說光對於他來說是超光速了。

電筒拋出去，相對速度是肯定超光速了的，只是這個量對於光速來說根本就忽略不計。。。

但是，絕對速度，你沒有超光速。。

其實我們時時刻刻都處於相對超光速狀態，同時，也時時刻刻處於延遲狀態。。。這才是世界的本來面貌。。。如果我們既不超光速又不延遲，那世界該是靜止的。。。

笨笨牛850

又一個強行“超光速”的問題，其實這種問題很容易得出答案，換種思維方式就可以了：如果真的能如此輕鬆地超越光速，愛因斯坦的相對論早就被推翻了，根本輪不到如今的我們去推翻。

手電筒發出的光為何不能超光速？這牽扯到相對速度的計算問題。

我們上學時用到的相對速度計算公式其實本質上是“伽利略變換”。舉個例子，你我分別以5米每秒的速度反方向奔跑，我們之間的相對速度就是10米每秒，這很容易理解，也符合我們日常認知。

但當速度上升到亞光速，情況就完全不一樣了。

在亞光速世界，伽利略變換不再適用，必須用到“洛倫茲變換”。如今我們知道，伽利略變換隻是洛倫茲變換的特例和近似值，在低速世界的近似值而已。

洛倫茲變換的核心就是光速不變原理，這個原理不再詳述，它本身就是一個假設，也不需要太多解釋。但愛因斯坦假設光速不變原理的過程非常曲折，遠不是憑空想象拍腦袋想出來的，沒有大量的物理學知識和顛覆性思維帶來的靈感，肯定不會也不敢做出這樣的假設。

光速不變原理，講的就是光速是絕對的，不需要任何參照系，無論光源以什麼形式運動，光速都是不變的。即使你以99%光速飛行，你身上發出的光的速度仍舊是光速，而且在任何參照系下都是光速。

宇宙探索

不會超光速，仍然是光速。但是不會超光速不是因為荒繆的相對論。而是因為光是電磁波，沒有質量和慣性。手電筒的運動，不會對還未產生光的電磁場產生加速。而光，電磁場產生後就立刻脫離了光源手電筒。不管怎麼運動都不會影響光的速度。但是可以影響頻率和波長，發生多普勒效應。與相對繆論無關。

cx1944

光速都是定點測的，運動光源的光速也沒實測過，由於光速很大就算真的能疊加光源速度測出來也是很難的

綠水青山48936175

可以做實驗來驗證，但光速太快了，很難保證實驗的準確性。

關鍵字: 手電筒 科學 列車