有人認(rèn)為，在光速飛船里跑步就大于光速，憑啥說光速不可突破呢？

愛因斯坦說了光速最快，還說了光速不變。

光速最快是指光速是我們這個(gè)世界上最快的速度，沒有任何物質(zhì)運(yùn)動(dòng)能夠超過它。這個(gè)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)是指有靜止質(zhì)量的物質(zhì)，何謂靜止質(zhì)量？就是物質(zhì)不動(dòng)的質(zhì)量。任何物質(zhì)在運(yùn)動(dòng)時(shí)都有動(dòng)質(zhì)量，光子的靜質(zhì)量為零，所以它的運(yùn)動(dòng)達(dá)到光速，但光子也有動(dòng)質(zhì)量，而且不是一個(gè)常數(shù)，與能量有關(guān)。

能量越大時(shí)，光子的動(dòng)質(zhì)量就越大，反之越小。光子的能量與波長和頻率有關(guān)，波長越長頻率越低能量越小，動(dòng)質(zhì)量就越小，反之越大。

但光子有能量有動(dòng)質(zhì)量，速度卻是恒定的。也就是說，光速在任何情況下觀察起來都是一個(gè)常數(shù)，也就是每秒299792458m（米），一般取約30萬km（千米）。這種任何情況下包括兩束光相對(duì)射過來的疊加速度，在光速飛船上射出一束光的疊加速度。

經(jīng)典力學(xué)對(duì)速度疊加采用的是伽利略變換

在普通常識(shí)中，這種速度應(yīng)該是兩束光的疊加速度，是最快的速度了，而所謂在一個(gè)光速飛船中跑步是不是超光速，與這兩種速度就完全無可比性了。兩束光的疊加都超不了光速，何況跑步，還是在飛船里面？

為什么會(huì)這樣呢？原來愛因斯坦所有的理論都是建立在光速極限和光速恒定基礎(chǔ)上的，光速極限就是這個(gè)世界上沒有任何物質(zhì)運(yùn)動(dòng)能夠達(dá)到這個(gè)速度，更別說超越；光速恒定就是光速在真空中的速度任何時(shí)候都是恒定的。

這似乎打破了人們?nèi)粘ＵJ(rèn)知，的確是這樣。就連牛頓也認(rèn)為是這樣，1+1=2這就是個(gè)常識(shí)，因此牛頓的理論就是建立在這個(gè)基礎(chǔ)上的，這個(gè)基礎(chǔ)就是伽利略變換，表達(dá)式為：V'=V+U，也就是兩個(gè)物體相向運(yùn)動(dòng)或者疊加運(yùn)動(dòng)，得到的結(jié)果是兩個(gè)速度的簡單和，也就是前面說的1+1=2。

相對(duì)論克服了經(jīng)典力學(xué)的錯(cuò)誤

這種變換是經(jīng)典力學(xué)里面兩個(gè)相對(duì)均速移動(dòng)參考系之間的變換方法，經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)是絕對(duì)時(shí)空觀，因此只適用于假定宇宙時(shí)空是絕對(duì)的，精確的描述；但事實(shí)上并非如此，后來人們發(fā)現(xiàn)，宇宙時(shí)空是相對(duì)的，運(yùn)動(dòng)的，在不同參考系時(shí)空是不一樣的。

因此伽利略變換得到的結(jié)果只是相對(duì)的，近似的，只適用于低速系，到達(dá)接近光速的高速系，其錯(cuò)誤就越來越大。19世紀(jì)末，由于電磁學(xué)等一系列重大新發(fā)現(xiàn)，許多新的觀測和實(shí)驗(yàn)同經(jīng)典力學(xué)理論發(fā)生越來越多的矛盾，偏差越來越大，科學(xué)研究出現(xiàn)了前所未有的危機(jī)。

愛因斯坦正是基于對(duì)這些矛盾的思考，創(chuàng)立了相對(duì)論，從而揭示了時(shí)空、物質(zhì)、運(yùn)動(dòng)之間本質(zhì)上的統(tǒng)一性，通過一系列理論解決了這些矛盾，建立了現(xiàn)代物理學(xué)的基礎(chǔ)，從而對(duì)這個(gè)世界描述更精確，了解更深刻，全面推進(jìn)了科學(xué)和文明的進(jìn)步。

從此后，電磁、核能、信息、航天等一系列現(xiàn)代科技飛速發(fā)展。

相對(duì)論速度疊加采用洛倫茲變換

在高速系里描述運(yùn)動(dòng)，尤其是描述光速，相對(duì)論根據(jù)不同參考系時(shí)空的相對(duì)性原理，采用的是洛倫茲變換，其表達(dá)式為：V=(V1+V2)/(1+V1xV2/C^2)。其中V為物體疊加速度，V1、V2為兩個(gè)運(yùn)動(dòng)源速度，C為光速。

伽利略變換和洛倫茲變換表達(dá)式看起來很簡單，其實(shí)是有一個(gè)很復(fù)雜的推導(dǎo)過程。如洛倫茲變換推導(dǎo)過程為（下圖）：

這個(gè)就不解釋了。洛倫茲變換的經(jīng)典解釋引用如下：

洛倫茲變換（Lorentz transformation）是狹義相對(duì)論中兩個(gè)作相對(duì)勻速運(yùn)動(dòng)的慣性參考系（S和S′）之間的坐標(biāo)變換，是觀測者在不同慣性參考系之間對(duì)物理量進(jìn)行測量時(shí)所進(jìn)行的轉(zhuǎn)換關(guān)系，在數(shù)學(xué)上表現(xiàn)為一套方程組。洛倫茲變換因其創(chuàng)立者——荷蘭物理學(xué)家H·洛倫茲而得名。洛倫茲變換最初用來調(diào)和19世紀(jì)建立起來的經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)同牛頓力學(xué)之間的矛盾，后來成為狹義相對(duì)論中的基本方程組。

這個(gè)洛倫茲變換表達(dá)式就是愛因斯坦光速極限，光速無法超越，光速恒定的理論基礎(chǔ)，因此這個(gè)公式就是光速恒定公式。各位可用這個(gè)公式計(jì)算一下，就知道即便是兩倍光速疊加，得到的結(jié)果還是光速。有人可能認(rèn)為這只是數(shù)學(xué)游戲，實(shí)際上并非如此。

但愛因斯坦相對(duì)論已經(jīng)發(fā)表100多年了，有許多質(zhì)疑者（指嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)家質(zhì)疑者）最終都不得不服了，所有的觀測和驗(yàn)證都符合這個(gè)公式，沒有一例反證能夠證偽相對(duì)性原理。當(dāng)然那些連基本理論都不知道，就想拍腦袋推翻相對(duì)論的人，就更荒唐可笑的了，根本不值一提。

這就是光速不變的原理，歡迎討論，感謝閱讀。

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