事实上,光速不仅是不可逾越的,任何有静止质量的东西都达不到光速。如果真的能超过光速会怎么样?相对论的光速也定义了现在,这意味着超越光速的信息实际上是被送到了过去,这也说明了信息的最大速度就是光速。这听起来确实让人想知道为什么光速是最快的速度。

光速不可超越吗?

这个问题想必很多人都会有困惑。事实上,光速不但是不可超越的,而且任何拥有静止质量的物质都无法达到光速。这样听起来确实会让人产生疑问,为什么光速是最快的速度?因为根据牛顿第二运动定律F=ma,只要火箭携带了足够多的燃料,能够持续产生推力,火箭就会一直有加速度,达到光速并超过光速有何不可?其实,这个问题就出在了F=ma。

在牛顿第二运动定律中,质量是保持不变的,合力与加速度成正比。然而,物体在运动时,它的质量会发生变化——随着速度的增加而增大。根据爱因斯坦的狭义相对论,物体运动质量的计算公式如下M为物体的运动质量,m为相对静止质量,v为速度,c为真空中的光速。当速度v=800 km/h普通客机的速度时,物体的质量增加了0.00000000003%。

当v=0.1c时,物体的质量增加了0.5%。当v=0.866c时,物体的质量增加了2倍。当v=0.99c时,物体的质量增加了7.1倍。当v=0.999999999c时,物体的质量增加了2.2万倍。可以看到,当物体的运动速度很低时,质量变化可以忽略不计,所以使用牛顿第二运动定律不会有太大的问题。正因为如此,我们在生活中根本无法感知到相对论效应。

光速不可超越?那假如超越光速会怎样呢?

首先,任何有质量的物体,按照爱因斯坦的公式Emc^2来表达是能量,是质量,是光速,超越光速是不可能的,光速是我们现在宇宙的终极速度。因为按照公式来,任何有质量的物体,想要加速到光速,它所需要的能量无穷大。而光子的质量是0,在起跑点上,有重量的物体就已经输了。其次,如果真的能够超越光速,那会发生什么情况呢?第一,这个超光速的物体的质量可能会变得无穷大。

在科幻小说三体中,三体人一个小小的水滴就把整个人类的星际战队全部歼灭,靠的就是最简单远离质量能量等价原理。根据这个原理,物体一旦运动,就要产生动能,而运动中所具有的能量应加到质量上,也就是说,运动的物体的质量会增加。当物体的运动速度远低于光速时,增加的质量微乎其微,如速度达到光速的0.1时,质量只增加0.5%。

但随着速度接近光速,其增加的质量就显著了。如速度达到光速的0.9时,其质量增加了一倍多。当速度速度无限接近光速时,它的质量就会趋向于无限大。第二,时间在倒流。当一个物体假设是一艘飞船速度等于光速时,如果你站在船上对周围进行观察,你会发现周围的一切在你眼中都静止了。为什么?因为周围事物反射的光和你是一样速度的,也就是说,在你加速等于光速的那一刻,后来的光已经追不上你了,你看到的只有你加速那一刻的世界,很神奇吧。

我们都知道光速是不可超越的,可是,为什么?

光速是已知宇宙中最快的速度,但是从狭义相对论上来说,狭义相对论认为物体的速度无法达到光速。因为e=mc^2,ek=p/c.所以,物体的速度的增加即能量的增加意味着质量的增加,则在v等于或约等于c时惯性将增大到无穷大,物体的运动速度不能再增加。但是为什莫e=mc^2而不是别的速度的平方呢?因为狭义相对论的基础是光速不变。

至于光速为什么不变,除了迈克尔逊-莫雷的误差实验和其他不可避免误差的测速实验数据,谁能告诉我们为什么?而假设光速不变,健康会在什么介质中传播?不都是光速吗?因为光速在真空中有最大速度,对吗?!也是因为光速是可以测量的最快速度,对吧?!这不是投机取巧的行为吗?!有没有可能在未来,当我们找到另一种可以超过光速的速度时,我们可以把光速删掉,换成x的速度,但重点是,牛顿力学有局限性,爱因斯坦的理论也有局限性!你越接近光速,时间就变得越慢。如果超过光速,时间就会倒流。


文章TAG:光速为什么不可超越  光速  超越  
下一篇