首先,直觉告诉我们:你肯定超光速了。
原因很简单,就是简单的速度叠加,小学生都知道,你在飞船上奔跑,你的速度自然等于飞船的速度与你奔跑速度的和。
这就是我们的生活常识,我们的传统认知。但我们的传统认知恰恰被相对论彻底颠覆了,很多人之所以不愿接受相对论,就是因为相对论完全颠覆了我们的传统认知。
速度叠加用数学公式表达就是v' = v + u,实际上就是“伽利略变换”,是由伽利略提出来的。
在我们生活的低速世界,这个公式无疑是正确的,就像你在一列火车上奔跑,火车速度是每秒50米,你奔跑的速度是5米每秒,那么在我眼里你的速度就是55米每秒。
这并没有错。但是一旦上升到亚光速世界,这个公式就会很离谱,就不再适用了,必须用更精确的另一个公式才行:v' = (v + u) / (1 + uv/c^2)
这个公式被称为“洛伦兹变换”,公式中的c就是光速,是由洛伦兹提出来的,在伽利略变换的基础上加了一个洛伦兹因子:1 + uv/c^2。
这个公式具体是怎么得出来的就不再详述了,这里简单分析一下洛伦兹变换与伽利略变换的区别。
从公式中可以看出,当u和v都很小时,公式中的分母就无限趋于1,于是公式就简化为v' = (v + u),这不就是伽利略变换吗?
但是,一旦u和v比较接近光速,情况就大不一样,比如说当u和v都等于0.5c时,也就是0.5倍光速,代入上面的公式可以计算出最终的速度v'等于80%c,并不是光速!
也就是说,假设飞船的速度是0.5倍光速,你在飞船上奔跑的速度也是0.5倍光速,在我眼里你的速度并不是光速,而是0.8倍光速!
聪明的你肯定也注意到了,无论u和v有多大,无论两者有多接近光速,最终的速度仍旧达不到光速!
如果u和v都是光速,最终的速度v'并不是两倍光速,而仍旧只能是光速!
实际上,伽利略变换只是洛伦兹变换的近似值,是在低速世界的特例。在低速世界,由于速度相对光速都太小了,完全可以忽略不计,如果非要用更精确的伽利略变换,反而是自找麻烦,没有必要。
最后强调一点,虽然洛伦兹变换并不符合我们的日常生活经验,但它早就得到了科学界的验证和认可,科学向来都是用证据来说话的,而洛伦兹变换早就得到了强有力的证明。