为什么说光速不能被超越？

[顶门针]

早在70年代，我们人类，其实是美国人，就上月球玩过，现在8210年了，昨天，美国人，我们人类又有个探测器登陆火星。关于宇宙的话题很热，于是光速，相对论，量子，种种科学普及的问题就来了，我们经常玩CL的，自然也要看看为何光速不变，如何说给大家听，喝酒的时候能不能说清楚......

【题目】

为什么说光速不能被超越？

为什么说光速不能被超越？如果假设有艘和光速一样快的飞船，而我就在飞船里沿着飞船前进的方向跑，那我前进的速度对于地面上的人来说不就是飞船的速度+我跑步的速度＞光速。提的问题可能有点无知，但我真的想不通。

作者：李阳      来源：知之乎也

光速不能被超越。最先，可以说是实验发现的。

我们知道太阳在发出光，为了好类比，就像一个加特林机枪在发射子弹。我们可以当做太阳在发射子弹。

我们知道地球是自转的，你站在赤道上，日出的时候，你实际是在朝着太阳运动，日落的时候你在远离太阳运动。

如果是子弹，你朝着加特林运动，显然子弹相对你变快了，反之你会感觉子弹变慢了。追击相遇问题，小明追小红。这个你应该可以理解吧。

那么把子弹换成光子（说光子比光波更好理解）你朝着光子走，就会发现光子变快了，反之光子会变慢。。。。。。。（好像说的通，但是我们从来没听谁说过，光相对什么什么的速度。这么说好像，，，有点奇怪。）

其实，上个世纪初，上面说的这个实验就做过了，结果发现： 两面测到的光速是一样的。

                                                                                                  两面测到的光速是一样的。

                                                                                                  两面测到的光速是一样的。

奇怪了！是不是子弹的比喻有问题？我们换成声波，毕竟光除了粒子还有波的特点。

在空气中，放一个喇叭，我背对喇叭跑，跑的越快，声音相对我越慢。等我跑到和音速相等了，音速就相对于我静止了，没错，一个声音会在我后面一直追我，永远追不上。

这个实验非常有趣，你想想，地球在宇宙中一直运动，如果这个把地球看做一个人，地球向前运动，前面的光速就会变快，后面的光就会变慢，我们就能测量出地球相对宇宙的某种绝对坐标系的速度，是不是很激动！！！！这个坐标系我们暂时叫“以太”。（请尽情吐槽）

这个实验如果换成光做你会发现：

光相对你的速度完全不会变！

光相对你的速度怎么都不会变！

光相对你的速度就是不会变！

真是B了狗了！一定是我们的实验工具出了问题！实际上1900年的人也做是这么想的。就在这个时候，一个“专利局的职员”写了篇论文。

既然你们发现怎么测光速都不变，那么我就假设光速在任何速度的参考系中都不变！

我发射一个光子，在我看来他的速度是光速C，你朝着光子运动， 你的速度是C/2，你看到的光速也是C，

我看到光子走了2000米，你走了1000米，那么你看到光子走了多远呢？一开始我、光子、你是重合的，某一时刻：

我------------2000----------------光子

我-----1000-----你--------1000--光子

你看到光子走了1000米 

c=s/t

2000÷我的时间 = 光速 = 1000÷你的时间

想让上面的等式成立，就要让你的时间比我的时间慢。

你的时间变慢了！

实际上“专利局的职员”也用了同样的方法，只不过他假设你的速度是V，就此得出了速度越快的物体，时间越慢。我这里不想放公式。你可以根据以上思路，自己推导出这个公式，然后跟钟慢效应比一比，推导这个不需要高等数学（这个推导其实是不严谨的。请自己思考为什么不严谨。）

当然，很多人都不相信“时间会变慢”这种鬼话，直到超音速飞机带着铯原子钟，绕着地球转了几圈，铯原子钟真的变慢了。这是后话。

我们书归正传，为什么说光速不能被超越？因为实验证明，不管在什么地方，测出来的光速都是一样的。

所以我们说子弹的速度是相对枪口的，声音的速度是相对空气(介质)的，只有这个光速，不需要相对，相对谁都是光速。因此也不能说光相对谁谁谁的速度，没这个说法。

那么最后提问，这个“专利局的职员”是谁？

                    略略略~~~~~-----------------------------------------------------------------------

肯定会有高手来找不严谨的地方的。我就是写个最简单的科普。我有时间了一定仔细研究，把漏洞补上！！

光朝其他方向走怎么办？

为什么不是距离缩短？

是的，距离变短和时间变慢是同时发生的。

这个证明的顺序大概是这样的：

1、首先修改公理： 任何惯性参考系（就是静止或者匀速直线运动的参考系）下，做任何物理实验都能得到相同的结论。删掉了这个论述：时间对任何参考系都是相同的，改为光速对任何参考系都是相同的。

2、光速对任何参考系都是相同的，推出同时性不再成立。也就是说对一个参考系来说同时发生的事情，对另一个不是同时发生。

3、相对性证明距离变短不会发生在垂直运动的方向。

4、设计你向前跑，光子向上跑，我不动，这个实验（因为你我之间前后运动，根据（3），向上测量的长度是相等的）。推导出  T'=T/(1-v²/c²)^(1/2) 。（我给的算法是不能推导出这个公式的）我只是打个比方。。。。。

5、设计你，我，光子都向前跑的实验，根据（4）获得距离变短公式。

6、根据以上公式，假设两个坐标系下测量的力是相等的，（这个我还不能确定，实际应该是用碰撞实验做的）得出质量增加公式。

7、根据质量增加公式，推导出质能方程 E=mc²。

这只是狭义相对论，广义相对论又修改了公理 “任何参考系下，做任何物理实验都能得到相同的结论。”把惯性去掉了。于是引力加速度和运动加速度是等效的——这部分鬼话我还没能理解，关于广义相对论的论述也是初步理解，你就当我没说就行。

关于麦克斯韦和洛伦兹变换：麦克斯韦是根据电磁理论推导出光速。但是没找到光速相对于谁。于是人们认为是相对于光源，或者相对于以太。

洛伦兹变换应该就是相对论的前身，只不过这个当年是针对电磁学的，后来被推广到了一般情况。（一个坐标系上（x,y,z,t）发生的事件，在另一个坐标系看来是（x1,y1,z1,t1）洛伦兹变换就是说他们之间的关系）