光速:為什麼是偏30萬千米每秒?為什麼是速度的極限,不可超越?

2020-12-04 喬治的恐龍live

光速是最大速度理論和光速不變理論是愛因斯坦提出的基本假設。愛因斯坦的相對論也正是建立在這假設之上的。愛因斯坦相對論推導出的一些結論,已經得到現代物理學的各種證實(仍然在此前提之下)。從而間接地證明了光速便是極限這一結論。三十萬千米每秒,這個數字也並無特別之處,為什麼偏偏就是以它為極限了呢?在我們無法推翻這個結論的時候,愛因斯坦又用自己的相對論證明了諸多時空理論,因而我們現代物理學便接受了。

根據愛因斯坦的相對論,假設一艘宇宙飛船的速度無限接近光速的時候,那麼對於這艘宇宙飛船來說,時間將會變慢,飛船行駛的距離也會減小,因而造成自己自身速度的減慢。故而無法實現對光速的超越。這正是時間膨脹理論,因為對於絕對的光速而言,時間也變成了相對的。其次,速度無限接近光速的時候,其質量也會無限增大,質量的無窮大本身就是無法達到的,再根據愛因斯坦的質能方程,質量無窮大並且以光速運動,那麼其能量也會變得無窮大。無窮大的能量這一條件又該如何滿足呢?光子不存在靜止質量,因此只有光子才能達到光速。

有人可能會產生疑問,若兩艘宇宙飛船向相反的方向運動,每艘宇宙飛船的速度都是十五萬千米每秒,那麼相對運動不就是三十萬千米每秒了嗎?這種依據參考系而產生的相對運動是不能和光速相提並論的。光速超越了經典力學,本身就是絕對運動,不存在參考系一說。用在參考系下得出的速度,來與光速作比較本身就是錯誤的。

那麼光速為什麼是30萬千米每秒,而不是其他的值呢?光速本身不是一個測量所得到的值,是愛因斯坦根據相對論而定義的,並且以此值的不變性為基礎,而推得其他結論。光速就是一個絕對的存在,而是用我們現在的測量方式來測定它,就是三十萬千米每秒。畢竟在測定出光束之前,一米是多長就已經被人們設定好了嘛。其實,較為精準的光速定義為299792458米每秒。

可以這樣想一下,不論是時間的變化,還是物質的變化,都必須需要以一個絕對的值為參考來衡量,使變化成為相對的。因為相對性是變化的基礎,而作為絕對的存在那便是光速了。

三十萬千米每秒的光速,已成為現代物理的準則,其不可超越性和永不變性已經成為物理學的基礎。我的了解大致就這麼多了。

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  • 光速為什麼無法被超越?
    其中關於不能超光速準確的描述如下:有靜止質量的物體永遠達不到光速,理論上只能無限接近於光速,光子由於沒有靜止質量可以為光速;例如現代的各種通信極限就是光速。我們知道光速約為30萬公裡每秒,為什麼我們無法超越這個速度呢,光速真的無法被超越嗎?
  • 光速是宇宙中的極限速度,每秒30萬公裡,科學家如何測量的呢?
    光速是宇宙中的極限速度,每秒30萬公裡,科學家如何測量的呢?在人類的認知中,宇宙中最快的速度當屬光速。根據愛因斯坦提出的相對論,宇宙中不會出現比光速還快的速度了。那有一個問題來了,已經完全超越我們日常所能反映的時間,並且它的移動速度相當快,科學家是通過什麼樣的方法測得它的速度的呢?很多人都認為想要測量光速,一定需要非常先進的科技,有很多科學家都已經不斷的嘗試過了。光速是宇宙中的極限速度,每秒30萬公裡,科學家如何測量的呢?
  • 光速不可超越,為什麼宇宙膨脹和量子糾纏都比光速快?矛盾嗎?
    給運動中的物體輸入能量可以進行加速,但物體的移動速度並不會一直增加,而是有極限的,這個極限就是光速。光速為每秒299792.458千米,代表了宇宙間最快的速度,是不可超越的。光速不可超越源自於愛因斯坦的狹義相對論,狹義相對論認為,任何沒有靜止質量的物體都會以光速進行運動,光子就沒有靜止質量,所以它就以光速運動。而對於擁有靜止質量的物體而言,不論它的質量是多少,都只能無限接近於光速,而不可能達到光速。這是為什麼呢?
  • 光速為什麼是30萬公裡每秒?這是怎麼算出來的?
    我們生活在一個物質世界,在描述這個世界的各種常量中,高度,質量都沒有極限,但是速度有,那就是光速。光速所指的就是光傳播的速度,它也是目前科學家公認的極限速度,也就是30萬公裡每秒。人類沒有發現比光傳播速度更快的物質,所以光速也被視為是宇宙極限速度。那麼問題出現了。
  • 為什麼物體運動速度無法突破光速?蟲洞穿梭真的能實現嗎?
    光的速度是每秒30萬千米,這對目前的人類技術來說只是一個很大的數字,我們沒有能力加速到光速甚至接近光速都不行,目前發現的只有光子等這些粒子才能夠以光速運動.現在我們又發現就是有一天人類的科技能夠使宏觀物體達到光速,相對於宇宙天體動輒光年的距離,即使是每秒30萬千米的極限速度運動也算不了什麼.根據計算以這樣的速度,我們要走出銀河系需要至少20萬年,要知道現代人類文明的歷史不過幾千年.很讓人洩氣的是,宇宙可測的直徑就已經達到了930億光年,要想像週遊地球那樣週遊宇宙似乎永遠也不可能
  • 光的速度為什麼是每秒30萬千米,而不是更快一點或慢一點?
    光的速度為什麼是每秒30萬千米而不是更快一點或慢一點?一種新理論使我們離答案曙光更進了一步。塞納河左岸的巴黎天文臺,牆上有一塊展板,上面說光速是在1676年首次被測得的。其實,這一結果實屬無心之得。他認為,如果光速有限,光的傳播就需要時間,那麼在土星的其他衛星上也應該觀察到食的推遲現象,但實際上卻沒有。之後,人們對於光速問題頗有爭議,直到1728年英國天文學家詹姆斯·布萊德雷發現了另一種測量光速的方式。以後的很多實驗證實,羅默對光速的原始觀測數據慢了25 %。今天,我們已經確定光在真空中的傳播速度為每秒299792.458千米。
  • 深度解析光速為何不變,為何不可超越
    因為很多人根本就不理解光速,也不理解為何光速不可超越。當然了,當時愛因斯坦提出相對論,其中的一個重要假設就是光速不變原理,即不論我們在那種參考系中對光速進行測量,光速都是一個常數。之後,根據光速不變原理推出來了速度公式、時間公式、質量公式。不論哪個公式,都需要在速度小於光速時才有意義。愛因斯坦也給出了一個不能夠超過光速的理由,即物體的速度越高,質量越大,需要提速時需要的能量也越大。
  • 30萬千米每秒的速度該如何停止?科學家:人類首次讓光停止運動
    根據物理學知識,光在真空中傳播的速度約是30萬千米每秒。同時,我們知道,在人類目前已知領域內,光速代表著物質運動的極限速度。任何具有靜態質量的物體,其運動速度永遠不可能達到或者超越光速。通過進一步物理實驗,我們會發現,當光遇到介質的時候,其運動速度便會減慢。舉個簡單的例子,當光穿過玻璃時,其運動速度減慢為20萬千米每秒。據記載,在2001年時,物理學家通過運用超低溫的鈉原子云,成功地使光子的平均運動速度降至17米每秒。無獨有偶,除了超低溫的鈉原子云,光子晶體同樣會對光子的運動起到較大的阻礙作用。
  • 光速是極限速度,但卻只有30萬公裡每秒,到底是誰限制了它?
    光速是極限速度,但卻只有30萬公裡每秒,到底是誰限制了它?根據我們的常識,光速可以達到每秒30萬公裡,這種極限速度可以在地球和太陽之間往返只需要16分鐘,那漫長的空間距離在光速面前變得非常的簡單,而且,傳聞實現光速以後,就能夠跳出時間的束縛,甚至還能實現時間的倒流,因此很多科學家對它很感興趣,就連一些科幻作家也不厭其煩的書寫著它的傳奇。
  • 為什麼光速是30萬千米/秒,如何定義光速?
    眾所周知,光速是指光波或電磁波在真空或介質中的傳播速度。真空中的光速是目前所發現的自然界物體運動的最大速度。一般來講,光速是30萬公裡/秒,按照定義值,光速是299792458m/s,光速的計算值為(299792500±100)米/秒。30萬公裡/秒這個數值並非測量值,而是定義值。要懂得兩者的區別!自從137億年前的那一聲巨響,宇宙由一個緻密熾熱的奇點爆炸而成。自宇宙形成以來,光速就在那裡,不快不慢。
  • 光速是怎樣測算出來的,為什麼光速不能被超越?
    眾所周知,真空中的光速是目前所發現的自然界物體運動的最大速度(我們的討論範圍不包括量子力學)。光速在真空中傳播每秒鐘約30萬公裡(299792.458km/s),太陽光以光速傳送到地球需要大約8分鐘的時間。阿爾伯特·愛因斯坦在他的相對論裡提出光速是不可以超越的,那麼為什麼光速不能被超越呢?
  • 為什麼宇宙中的物質無法超越光速
    為什麼宇宙中的物質無法超越光速 物理學家們討論的光速是指光在真空中傳播的速度,比如外太空這個速度簡稱「c」 約為每秒30萬千米。不能超越光速的原因就是因此公式定理。 該方程表明質量 m 和能量 E 是等價的,也就是說物質的質量越大,其蘊含的能量就越大,也就意味著物質所含能量越大,那它也就越重。
  • 為什麼光速是將近每秒30萬公裡,而不是其他數值?
    在人類建立的體系下,光在真空中的傳播速度將近每秒30萬公裡。至於為什麼光速是這個數值,而不是諸如每秒35萬公裡或者每秒15萬公裡,其原因與我們所生活的宇宙屬性有關。根據麥克斯韋的電磁場方程組可以推導出如下的真空光速(c)公式:上式中,ε0表示真空介電常數(或稱真空電容率),μ0表示真空磁導率。無論是真空介電常數,還是真空磁導率,它們都是恆定的常數,都與真空的屬性有關,它們決定了真空中的光速大小。
  • 愛因斯坦質能方程 解釋為什麼光速無法超越
    關於為什麼不能超過光速,這可能對於有些人來說是個新鮮事,但是如果你熟悉愛因斯坦的相對論以及最著名的公式E = mc^2,你就會理解這個方程所施加的限制。  但究竟是為什麼光速無法超越呢?  科幻小說中的翹曲速度、超空間或其他能使飛船超光速的方式可實現長距離跨越,不幸的是,物理學表明科幻小說不能成為科學事實,因為我們永遠也無法超過光速
  • 光速為何被限定為30萬公裡每秒?一旦突破光速,文明或進入下階段
    「帕克號」太陽探測器來說,它的時速高達70萬公裡,相當於每秒194公裡,這是什麼概念?帕克號探測器月球和地球之間的距離是30萬公裡,帕克號僅需1個多小時就可以往返地球和月球,火星與地球的距離為5500萬公裡,帕克號從地球飛到火星也僅需要78個小時,由此可見帕克號的速度有多快,但是帕克號的「快」是相對的,為什麼是相對的呢?
  • 為什麼光速是299792458米每秒?
    為什麼光速是299792458米每秒而不取整3億米每秒?現在我們知道,光速是一個基本的物理常量,它的數值為299792458米每秒(不過平時都近似取3億米每秒)。但是在17世紀前,天文學家和物理學家都認為光速是無限大的,因為宇宙中恆星的光都是瞬時到達地球的。
  • 光速為什麼是宇宙最快速度?如果能超越光速,會發生什麼變化?
    光速為什麼是宇宙最快速度?如果能超越光速,會發生什麼變化?自從人類開始大力發展科學,就一直有一個充滿野心的夢想,那就是實現星際旅行,在一些科幻電影裡面做一點都有體現,但是想要真正的實現星際旅行,我們就要達到宇宙的最快速度,根據目前科學的定義,光速是目前宇宙當中的最快速度。達到了30萬公裡每秒,可是人類目前最快的速度也不過72萬公裡每小時,也就是深入太陽日冕層的帕克探測器。
  • 光速為什麼不能被超越,根本原因到底是什麼?
    不要驚訝,這是真的,但我們需要在耍賴、作弊的情況下才能超越光的速度,這個我們後面再說。首先我們在非相對論的基礎上解釋下,為什麼我們不能超光速?  人類的極限速度  宇宙的極限速度,為什麼不能被超越?  這麼高的能量為什麼還是沒有超光速,下面就說說到宇宙的速度限制或者說能量限制了。當一個粒子的所攜帶的能量在5×10^19eV以上時,宇宙就開始幹預粒子,不讓其超過這個閾值。就是我們所說的GZK極限值!
  • 30萬公裡每秒的光速令科學家「失望」,原因竟然是它太「慢」了
    這樣的地球周長4萬公裡,是遙不可及的大,但是光卻可以一秒鐘繞地球七圈半了,這樣的速度更是我們無法想像的。愛因斯坦的理論對於光速有了新的詮釋,在此前科學界普遍認為光速和其它物體速度性質一致,可以滿足伽利略的速度疊加原理的。愛因斯坦卻認為光速不變,並且是宇宙中最快的速度,更加準確的描述應該是有靜止質量物體運動速度的極限值。
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    這樣的地球周長4萬公裡,是遙不可及的大,但是光卻可以一秒鐘繞地球七圈半了,這樣的速度更是我們無法想像的。愛因斯坦的理論對於光速有了新的詮釋,在此前科學界普遍認為光速和其它物體速度性質一致,可以滿足伽利略的速度疊加原理的。