如果在光速飞船上奔跑,你的速度就超越光速了?

按照我们日常生活经验来理解,结论会是:你超光速了,毕竟我们在日常生活中计算相对速度时,你的速度确实是光速加上你奔跑的速度。
不过在亚光速世界,根据爱因斯坦狭义相对论,结果大家可能都知道:你不会超光速,你的速度仍旧是光速!只能说,我们生活中的常识是错误的,因为这种常识是建立在低俗世界基础上!亚光速世界完全不一样了,到底怎么不一样呢?
我们生活中的常试其实就是伽利略变换,用公式表达就是v' = v + u,比如说你在火车上跑步,你相对火车的速度为每秒5米,火车相对地面的速度为每秒50米,那么你相对地面的速度就是55米每秒!
这很符合我们的常识!

但是爱因斯坦狭义相对论告诉我们,伽利略变换只是低速世界的近似值,在亚光速世界需要用到洛伦兹变换,用公式表达就是:
v' = (v + u) / (1 + uv/c^2)
这个公式其实也很简单,当u和v比光速小很多时,比如我们日常生活的速度,uv/c^2接近于0,而分母1 + uv/c^2接近于1,这时v'基本上就是v + u,这就意味着洛伦兹变换重新回到了伽利略变换!
但是,当u或v与光速比较接近时,情况就完全不同了!
比如说,u和v都是光速一半,你相对于汽火车以及火车相对于地面都以50%光速运动,结果如何呢?你的直觉是v' = c,你相对于地面达到了光速。
但正确结果是这样的,根据洛伦兹变换:v' = (1/2 + 1/2) / (1 + 1/4) c = 1 / (5/4) c = (4/5) c。在地面看来,你的速度是光速的80%,仍然低于光速!
事实上,即使你和火车都以99%光速飞速形式,你相对地面的速度仍旧不会超过光速!希望通过速度叠加的方式超光速是不可能出现的。
那么当u等于c时,会是什么情况呢?也就是v' = (v + c) / (1 + v/c),结果简化以后就是c,也就是说你在光速飞船上奔跑,你的速度仍旧还是光速!

而且你会发现,只要u和v有一个等于c,v' 就是c!
这样的结果很违反我们的日常直觉,但这样的结果早就被科学界认可,绝不是爱因斯坦等科学家喜欢标新立异,而是符合实验结果!
现在,你应该明白无论你如何运动,你的速度都无法超越光速了吧!
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