探照灯光会向前延伸吗?

nnkken

呃……
火車不可能到達光速……
而且到達光速時，火車的時間就會靜止，那怎麼開燈……

sjont

10L的解释已经差不多了 但是有一个细节值得商榷。

我再补充一下速度=路程除以时间  这个大家都知道  
那么 如果路程加长 而速度不变 则时间会缩短
相对论的伟大之处在于颠覆了绝对时间的观念 不同的参考系 时间不一样
而光速再任何参考系中 都是固定的 也是根据如此 不同参考系光速恒定 而不同参考系的位移是不一样的，于是时间显然就产生相应变化，这个反比关系很显而易见吧。
火车问题，当火车到达光速时，地面参考系看到火车的位移和光速产生的位移相等，而火车参考系看到的位移是0，两个参考系看到的光速都相等，那么地面光速=火车光速，所以0/time火车=s光速/time地面，所以0Xtime地面=s光速Xtime火车 所以time火车=0，所以火车参考系的时间就静止了。由于火车参考系的时间静止了，而开灯是射向火车外部参考系的（这里10L说火车上的人可以看到，应该是定义火车内部的参考系，这里我有分歧，火车内部的人确实可以看到灯光，但是是向内部延伸的，而不会看到向外延伸的那一部分），于是火车参考系的人看到的光不会向前延伸，因为S=VT T=0所以位移等于0，而对于地面参考系，任何时候观察到的光速都是定值，而火车速度=光速，于是地面参考系观察到的火车和光是同步前进，于是相对位移也是0，同样也看不到光的延伸。
于是 可以得出两个推论 一是光速不能叠加 光速不能超越 （虽然有各种科幻理论和各路小道消息都说超光速，但是事实是，超光速不可能实现，唯一的可能是，一个与我们这个宇宙完全不同的空间，在那个空间里，有另一种光速，但是在那个空间里的光速，依然是恒定的。或者说，光速的值，可以决定一个空间里的时间。于是乎，如果在现实世界里能实现超光速，那只能是创造出一个与这个宇宙完全隔离的空间，于是两个空间没有任何交集，那个空间有自己的光速定值且大于我们这个空间的光速，同样因为光速不同，另一个空间会有自己的物理，自己的参考系，当然也有了自己的时间，当然如果润在这样一个空间，也有可能是慢光速，也就是那个空间存在的光速比我们这个空间的慢，也许有数学上的可能，但是我们永远也无法得知另一个空间的事。也有一种存在争论的假设，在黑洞内，可能会有低光速空间或超光速空间，其理由分别是，低光速空间内，光速低于标准光速，于是小于逃逸速度导致光线无法逃逸，而高光速空间是说，这个空间的光速大于标准光速，导致我们这个空间的光以标准光速射入后无法逃逸，但是就目前已知的知识，对黑洞的定义只是一个自然半径小于史瓦西半径的物体，导致光速无法逃逸，史瓦西半径的逃逸速度定义为等于光速，史瓦西半径自己百度，于是，也与超光速或低光速无关。而在虫洞理论中，如果穿过虫洞，就相当于超光速，是因为，由于空间的弯曲，在我们这个世界中测量的位移远远大于物体运动的实际位移，于是计算结果就相当于超光速，但是如果知道其在虫洞中的实际位移，依然不可能超越光速。而在量子理论中，允许超光速出现，这里的是运用测不准原理可不确定性，这并不违反物理定律，因为最终能量、动量和其它属性都得到了保存，但是这仅仅是数学上的可能，因为不可能同时测量一个粒子的质量和能量，导致粒子有可能出现在初始速度所能达到的位置之外，导致在极短时间内的位移出现了不确定性，相当于穿越，但是这和实际已知的运动速度无关，按已知的知识用位移除以时间可能会出先超光速的数学结论。但是量子力学中，运动不再具有连续性，颠覆了经典物理学的理论，并且不在已知物理学范围讨论之中。）
另外，这里所说的光速，是标准光速c，也就是真空光速。光在不同介质中的速度不同，由于光是电磁波，因此光速也就依赖于介质的介电常数和磁导率。在各向同性的静止介质中，光速是一个小于真空光速c的定值。
想要理解如上内容，可以参见霍金的名著 《时间简史》

还有楼上的问题，时间静止了怎么开灯。。。我们需要的只是一个模型，一个假设，在这个理论模型下可以证明出一个结论，不是能不能开灯的问题。更不是火车能不能到达光速的问题。这是一种科学的思维方式，好像中国得教育里往往缺少了这样一种抽象而严谨的想象力。而如果要回答你的问题，开灯当然是电灯，电流速度=光速，而火车参考系仅仅是对于地面参考系时间静止，而参考系内部仍然属于标准光速空间，也就是这个空间里的物理规律和我们整个宇宙都是一样的，于是这个空间内的时间遵从定律，也就是如果光在火车内部传播，对于火车内部的人以火车为参考系仍然能观察到标准光速，而火车的电力传动显然属于火车参考系内部，电流速度不大于光速，于是在这个参考系中，仍然可以开灯。只是对于外部参考系而言，因为这个参考系的时间为0，永远也看不到了。至于火车能不能达到光速的问题，根据质能方程，火车达到光速时，其质量就将无限大，而为了推动自身无限大的质量，就必须有无限大的能量，这在已知的宇宙中显然是不可能的。

[ 本帖最后由 sjont 于 2012-2-13 07:00 编辑 ]

thehand

按照已有物理理论。火车达不到光速，所以按照已有物理体系根本不可能推论出问题的答案。
楼上一大堆人不知道在依据什么理论讨论。

feifucong

狭义相对论而已，学过电动力学的人都懂的
火车不一定要达到光速的
两列一半光速的火车相反开，在一列上看另一列车，就是光速C

钟七珍

原帖由 thehand 于 2012-2-13 08:57 发表
按照已有物理理论。火车达不到光速，所以按照已有物理体系根本不可能推论出问题的答案。
楼上一大堆人不知道在依据什么理论讨论。

　　附和１３楼的看法。
　　１４楼认为：“两列一半光速的火车相反开，在一列上看另一列车，就是光速C”，其实这仍然是在用牛顿力学在思维，并没有用相对论在思考。
　　火车不可能达到光速。所以，楼主此题前提错误，问题也就无解了。

superacid

14楼。。。应该是0.8c

tea

在错误的假设下不会得到正确的答案!

管窥子

狭义相对论已经很生疏了，但还给我留下了这个概念：运动物体在运动方向上空间缩短。
以光速运动的人眼中，外部世界已经压缩成一个平面，那么，讨论光是否延伸还有意义吗？

同样，在外部人眼中，火车发光与否，也只是一个以光速运动的点（忽略火车直径）。

[ 本帖最后由 管窥子 于 2012-2-14 13:25 编辑 ]

imlei2008

很希望以后多看看关于这方面的讨论，学习学习。