如果2架飞船以光速的51%的速度背对飞行,这2架飞船用电磁波可不可以通讯?

这是一个很好的问题,直指相对论核心议题。是爱因斯坦当年的列车思想实验的放大版本。

先说答案:当然可以。

光是电磁波的一种。电磁波在真空中以光速传播。先不管飞行技术能否达到这个速度,假设飞船A、飞船B分别以光速的51%速度相反方向飞行。如果飞船A向飞船B发射电磁波信号。A、B两点的退行速度是不是51%+51%=102%光速呢?不是的,假设飞行中的飞船A向B发出一个光子a后,飞船A又向前继续飞行。这时,尽管飞船A一直持续不断地向B发出光信号,但那已经是光子b、c、d……了,与光子a无关。

光子a在发出以后,就是按照光速由发射点位置向飞船B飞行。这时,飞船B以光速51%速度向前飞行。那么光子a是不是只能以快于飞船B的49%速度缓慢追上飞船B呢?

也不是的,如果飞船B上有个小明正在观测光子a的运行。他会发现光子a仍然是以光速(即每秒30万千米)极速飞至飞船B。这就是光速不变原理。光速在任何参照系中速度都是不变的,保持光速运行。只是由于飞船B也是以极高速度运行,这时飞船B上会发生钟慢尺缩效应。飞船B上的一秒钟时间变长了!

2022-02-15

2022-02-15