关于光速不变原理及狭义相对论中速度叠加公式的两个说明

事先声明，本文不涉及速度叠加公式的推导过程，只是解答两个在狭义相对论中比较容易让人困惑的地方，如有错误，敬请指正

• 有关光速不变原理

很多人提起光速不变原理总是会将它理解为“真空中光速不变”，而提到光速又会说“光速是速度的极限，没有速度可以超过光速”，但其实这两种说法都是不严谨的。就比如下图这种情况，两束光背向运动（当然是在真空中，且两束光的光源相对静止），那在相对光源静止的一人看来，两束光的相对速度就是，即两倍光速。

这里就可以引出第一个容易使人困惑的地方了，关于光速不变原理的正确表述——即”光的速度跟光源相对于观测者的运动速度无关“。上图中光源相对观测者没有运动，所以两束光的速度自然是，那它们的相对速度自然也是

这时可能有人要说，根据狭义相对论的速度叠加公式

其中所以算出，所以说两束光的相对速度依然是啊，不是什么，而且如果是的话还很符合光速不可超越的事实。这里其实又引出第二个容易令人困惑的地方，即狭义相对论中的速度叠加公式的应用。

• 速度叠加公式

还是拿一张比较经典的图来解释：

列车以的速度向前运动，车顶一人以的速度相对于列车向前运动，那这时根据狭义相对论的速度叠加公式

可以算得人的速度约为 这时有人很满意，因为没有东西超过光速，也可以证明上面算出的两束光的相对速度是是正确的。

但是不要忘了，速度永远是相对的，这里的 是相对谁的速度呢？当然是相对一个静止在地面上的观察者而言的，如果你在列车上看车顶的人，你看到他的速度依然是

所以说，上面算出的并不是人看到两束光的相对速度是，而是任意一束光相对于人的速度是 ！！！

所以光速是速度的极限这种说法是相对于两个物体而言的，对于其中一个物体，另一个物体的速度确实不能超过光速，但如果存在第三个物体，那在第三个物体看来，其它两个物体的相对速度可以超过光速

注：速度叠加公式部分出现的图片来自赵峥教授的《宇宙通识课 从爱因斯坦到霍金》一书