苏小草：光速（c）和列车速度（v）叠加的探讨

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苏小草：光速（c）和列车速度（v）叠加的探讨


由于“假定”光速不随光源的运动速度而改变，固定在向前疾驰的列车内前后的两光源同时相向发射光，不考虑光源和光速的速度叠加而计入光速和列车的速度叠加，这两束光的交汇点在相对于列车静止、相对于铁轨以列车的速度（v）向前运动的两光源中点。这个光速不变只是光速不随光源的速度而改变，而光速和列车的速度叠加是存在的。

按照爱因斯坦相对论任意惯性参考系的“真空”中光速不变的说法，这种情况下也不需要考虑光速和列车的速度叠加，这两束光的交汇点只可能在两光源中点的后面。

为解决这个问题，有群友提出光速和介质速度叠加的说法，按照这种逻辑，较快的光束的速度顺速而得，c+nv，较慢的光束的速度逆速而得：c-nv，n为光在介质中传播和介质速度（v）的速度叠加率。

设两光源的距离是2s，两光源中点相对于列车静止、相对于铁轨以速度v向前运动时两束光于两光源中点交汇的时间为t，由于相对速度和共同时间的乘积等于相对距离，对于速度较快的光束和相对于列车静止、相对于铁轨以列车的速度v向前运动的两光源中点：s=(c+nv-v)t；对于速度较慢的光束和相对于列车静止、相对于铁轨以列车的速度v向前运动的两光源中点：s=(c-nv+v)t。s=s，两式相等，可得n=1。故而，这种光在介质中传播和介质速度的叠加只是光速（c）和列车速度（v）的叠加。

那么，我们以光速（c）和列车速度（v）的叠加来探讨这个问题，可以出现以下三种情况：

第一种情况：位于两光源中点相对于列车静止、相对于铁轨以列车的速度v向前运动时，根据相对速度和共同时间的乘积等于相对距离，对于速度较快的光束和相对于列车静止、相对于铁轨以列车的速度v向前运动的两光源中点：s=（c+v-v）t，可得，t=s／c；对于速度较慢的光束和相对于列车静止、相对于铁轨以列车的速度v向前运动的两光源中点：s=（c-v+v）t'，可得，t'=s／c，t=t'。可见，位于两光源中点相对于列车静止、相对于铁轨以列车速度v向前运动时可以同时看到这两束光。

第二种情况：位于两光源中点相对于列车运动、相对于铁轨以小于列车的速度（v）的速度a运动时，同上，对于速度较快的光束和相对于列车运动、相对于铁轨以小于列车的速度（v）的速度a运动的两光源中点：s=（c+v-a）t，可得，t=s／（c+v-a），t<s／c；对于速度较慢的光束和相对于列车运动、相对于铁轨以小于列车的速度（v）的速度a运动的两光源的中点：s=（c-v+a）t'，可得，t'=s／（c-v+a），t'>s／c。可见，位于两光源中点相对于列车运动、相对于铁轨以小于列车的速度（v）的速度a运动时不可以同时看到这两束光，看到速度较快的光束在先，看到速度较慢的光束在后。

第三种情况：位于两光源中点相对于列车运动、相对于铁轨以大于列车的速度（v）的速度b向前运动时，同上可得，s=（c+v-b）t，t＝s／（c+v-b），t>s/c；s=（c-v+b）t'，t'=s／（c-v+b），t'<s/c。可见，位于两光源中点相对于列车运动、相对于铁轨以大于列车的速度（v）的速度b运动时也不可以同时看到这两束光，看到速度较快的光束在后，看到速度较慢的光束在先。

请注意：即便相对于列车静止，两光源中点相对于铁轨也是运动的，以上三种情况中，“速度较快的光束”是指光速（c）和列车的速度（v）正向叠加的光束，“速度较慢的光束”是指光速（c）和列车的速度（v）逆向叠加的光束。这是咋回事？在这里列车的运动速度等价于光源的运动速度，相对于光源静止和相对于光源运动的光行差不同而已。

这个问题和摄影原理具有一致性，当摄影者相对于目标物静止和相对于目标物运动时的光行差有所不同，摄影的景深有异。爱因斯坦相对论只是误把光行差效应当成了“尺缩钟慢”效应。

位于列车内前后的两光源中点相对于列车静止、相对于铁轨以列车的速度向前运动的人会同时看到这两束光，这种情况等于这人坐在车厢内两光源的中点上同时看光源。而这个人不是相对于列车静止、相对于铁轨以列车的速度向前运动，而是分别相对于列车运动、相对于铁轨以小于或大于列车的速度运动时，不会同时看到这两束光，这种情况等于这人前前后后奔跑在车厢内两光源的中点上不同时看光源。

我认为光也可以不需要介质传播，传播速度是无限大，由于没有携带任何介质信息，任何人都看不到，我们能看到的光是在介质中传播携带信息的有限光速的产物。（苏小草）

2020/11/02