老师: “如果甲、乙两艘宇宙飞船相向飞行,速度均为0.9c,那么在甲飞船上的宇航员观察到的乙飞船的速度是多大? ”

学生: “1.8c．”

老师: “为什么呢? ”

学生: “因为根据相对运动的速度合成法则,相向运动的两个物体的相对速度的大小就是两物体速度大小之和,所以,在甲飞船上看乙飞船的速度就是0.9c+0.9c=1.8c．”

老师: “你说的只是在低速情况下能够这样做,对于高速运动的物体就不能简单地把两个速度合成起来就行了,我们必须用爱因斯坦的相对论来考虑这一问题．在相对论中,速度的合成公式是这样的:

u′·(u-v)／[1-uv／c2]

其中v 为甲的速度,u 为乙的速度,u′为在甲上看乙的速度．将u=-v=0.9c代入上式,得到:

u′＝0.994c。

因此,甲飞船上的宇航员看到乙飞船是以0.994c 的速度迎面飞来,而不是1.8c”

这个结果看起来确实有点奇怪,而且也很难以想象．因为我们日常碰到的运动物体的速度比起光的速度(30 万公里／秒)要小得多,这种效应很不明显,所以想象起来也就比较困难了。

在相对论中有一个著名的假设——光速不变原理,即真空中的光速相对于任何惯性系沿任一方向恒为c,并与光源运动无关,也就说,在任何参照系去看光,它的速度都是c。

因此,即使甲、乙飞船都以光速运动,甲飞船的宇航员看到乙的速度也仍然是光速c,它不会比光跑得更快．任何物体运动的速度都不可能超过光速。