Question

我們能否取得大于光速c的速度？用激光器產(chǎn)生的光束照射月球時(shí)，在月球上形成一光斑，由于月球與地球的距離約為3.8×10⁸ m，所以只要令激光器以1弧度／秒這一不大的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，就可使月球上的光斑以大于光速c的速度移動(dòng).這與物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)速度不能超過光速這一相對論結(jié)論是否發(fā)生矛盾？

Answer 1

狹義相對論指出任何物質(zhì)(包括電磁場的能量)的運(yùn)動(dòng)速度都不能超過真空中的光速c.

    若按運(yùn)動(dòng)學(xué)公式v=Rω計(jì)算，那么光斑的速度就可以超過光速了.但應(yīng)注意，這里的運(yùn)動(dòng)學(xué)公式實(shí)質(zhì)上是從幾何學(xué)公式s=Rθ變化而來的，并不說明物體一定能達(dá)到按此公式計(jì)算出來的速度大小.更重要的一點(diǎn)是，月球上不同時(shí)刻、不同地點(diǎn)的光斑是由不同的激光束產(chǎn)生的.光斑不斷產(chǎn)生，又不斷消失，就產(chǎn)生光斑運(yùn)動(dòng)的感覺.前后兩個(gè)光斑之間的距離不能說成是某個(gè)光斑移動(dòng)距離，前后兩個(gè)光斑間的距離被某個(gè)時(shí)間去除得到大于光速的數(shù)值是可能的，就像將北京與天津間的距離被一個(gè)極短的時(shí)間去除，可以得到大于光速的數(shù)值一樣，但一個(gè)物體相對于任何參考系的運(yùn)動(dòng)速度決不會(huì)超過光速.