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如果光源到达光速,它能否被看到?

 火星科普 2020-04-01

飞机在大气中飞行时,如果速度快于自身引发空气波动的速度,即突破音障碍,将会出现音爆现象。然而,光源不可能追上自身发射出的光,更不可能超越,所以不会有什么“光爆现象”。但可以肯定的是,无论光源速度有多快,它都能被观测到。

光速和音速完全是不同的概念,两者没有可比性。声音的传播依靠介质的振动,声波是一种典型的机械波。而光的传播不依靠介质,其本质是交互变化的电磁场,光波是电磁波。

声源可以追上甚至超过自身所发出的声波,但光源无法追上并且更无法超过自身所发出的光波。事实上,光源的速度不管达到多快,它所发出的光相对于它的速度一直都是不变的光速,这种现象在狭义相对论中被称为光速不变原理。无论是在理论上还是在实验中,这种现象都有充分的证据来支持。

基于光速不变原理,狭义相对论推导出了诸多的相对论效应。其中一个就是光速无法超越,而且速度能达到光速并且只能以光速运动的只有光子、胶子等无静质量的东西,其他都只能在低于光速之下运动。这种现象在粒子加速器中获得诸多相关证据的支持。粒子加速器只要让电子加速几十厘米,电子的速度就能达到光速的99%。但接下来继续加速几公里,电子的速度始终没能突破光速,而只是在不断更加接近光速。

除此之外,狭义相对论还推导出时间膨胀效应、质能方程,这些都已经被实验所证实。从诸多证据可以看出,光速不变原理是成立的。

因此,对于静质量不为零的光源,它的速度始终会比光速更慢。并且光源发出的光始终会以光速相对于光源运动,所以只观察者完全可以看到高速运动的光源。

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