運動的物體質量增加，從而使得物體無法達到光速？

導讀：運動的物體質量增加，從而使得物體無法達到光速？以下3個回答，讓你深刻理解這個問題。

1、之前的幾期文章中，我們多次談到三個效應，運動物體的「長度收縮」、「時間膨脹」、「質量變大」。其中前面2個我們都已經量化的給出了公式，並舉例計算出了效應的具體數值，今天我們來質量變大如何計算。

還是要說點，質量變大這個效應，是相對於參考系而已。比如一根鋼管地面上靜止，你去測量發現質量是：1kg。當這根鋼管以1/2c速度遠離你時，你會發現，這根鋼管質量變成100kg了，這就是質量變大效應。但是當你把鋼管又靜止於地面，你會發現鋼管又變回1kg了，這就是效應消失，因為你選擇了與原來相同的參考系。

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不過大家覺得參考系切換回原來，質量就恢復，還有沒有其他辦法使得質量也恢復。那很簡答，你只需要騎著這根鋼管一起走，然後你在鋼管上測量質量，發現也是1kg。為什麼？因為你和鋼管靜止於地面，與你和鋼管一起相同速度運動，這兩種效果是等效的，也就是說如果把鋼管變為列車，列車封閉你看不見外面，你和列車一起靜止與地面，與你和列車一起1/2C速度運動，車裡的你根據無法區別到底屬於哪種情況。

所以大家理解效應消失，一定不要絕對的理解成為，參考系切換回原來，效應消失，要理解成為參考系變為「原來的等效參考系」，效應即可消失。而等效參考系可以有很多的，比如剛剛的你和鋼管一起靜止地面，這屬於第一種等效。你坐著鋼管一起運動，屬於第二種效應。鋼管以1/2c速度運動，你坐在一輛列車也和鋼管一起以1/2c速度運動，這屬於第三種等效。這三種參考系，你測量出的鋼管都是1kg。

那麼到底運動物體質量會變多大？下面給出質量增加公式：

其中m0是本徵質量（不了解本徵概念，建議看看往期的內容），m就是物體運動後地面人看物體的質量，v是物體相對於地面運動速度。大家可以看出當物體運動速度v越大，整個根號下面的值就會越小，而分母越小，算出來的m值就會越大。當v=0，可以算出m=m0：即速度為0，質量不變。當v=c，可以算出m=正無窮大，也就是速度為光速，質量會變得無窮大。

2、光速：299792458 m/秒。如此看來，光速只是一串數字，牛頓曾經告訴我們，只要為一個物體提供加速度，就可以一直加速，看起來光速似乎完全可以到達，然而可惜的是，愛因斯坦告訴我們，你超重了，到不了光速（有質量便是「超重」）！

　　

　　牛頓如何到達光速？

　　高中我們都學過動能公式，作為一個必考公式，相信大家都能記住。利用動能公式，我們可以算出一個物體加速到光速所需要的能量。

　　

　　假設有一個重100000kg的太空飛行器，在太空中加速的光速。我們使用牛頓的公式，可以得到以下結果：

　　

　　只要給我4.5*10^21J的能量，就可以將太空飛行器加速到光速，從而在宇宙中快速穿梭，完成星際航行！然而這個能量值是什麼概念呢？

　　目前人類兆瓦級發電站，每秒大約產出11億J能量，達到牛頓方程需要的能量需要9*10^12秒，大約是285000年。

　　就算全世界的發電站都為太空飛行器「充能」，有生之年也得不到足夠的能量，更可悲的是，愛因斯坦並不承認這個結果！

　　

　　愛因斯坦如何到達光速？

　　愛因斯坦的質能守恆方程，讓能量可以成為質量。

　　一個太空飛行器的質量，可以理解為能量的集合體，太空飛行器在加速的過程中逐漸獲得動能，這份能量會轉換為質量體現在太空飛行器身上，太空飛行器速度越快，質量就會相應提升，達到光速所需要的能量也就會越來越多。

　　為了到達光速，愛因斯坦寫出了更難突破光速的公式：

　　

　　依舊是100000kg的太空飛行器，根據方程內容，太空飛行器的速度越快，分母的數值就會越小，太空飛行器的質量就會逐漸提升。

　　根據公式畫出相應的曲線圖，可以發現太空飛行器的速度越接近光速，產生的變化越劇烈：

　　

　　如果一個太空飛行器加速到50%光速，太空飛行器的質量提升15%；加速到86%光速，質量提升100%；加速到99%光速，質量提升700%；加速到99.999%光速，質量提升22400%，指數倍的提升，讓太空飛行器需要的能量越來越多。

　　利用愛因斯坦質能守恆公式，太空飛行器加速到99.999%光速，需要20*10^23J，一個兆瓦級發電站，需要1.28億年，才能滿足能量要求。

　　當太空飛行器到達光速，那麼質量將變成無窮大，所需要的能量也會變為無窮大。這就是愛因斯坦留給我們的「光障」，一個無法逾越的限制。

　　

　　總結：

　　牛頓給予我們超越光速的希望，但是需要的能量非常龐大。

　　愛因斯坦給予我們超越光速的絕望，因為需要無窮大的能量。

　　物理學發展到今天，光速旅行幾乎被愛因斯坦否認，但是愛因斯坦卻留給我們另一種超越光速的旅行方法——愛因斯坦-羅森橋（蟲洞）。

　　利用空間的彎折效果，將相距數萬光年的兩個地點對摺，創建一條高緯度的蟲洞，從而讓數萬光年外的目的地近在咫尺。

　　

　　蟲洞在理論上可行，然而目前尚未發現天然或人造的蟲洞，人類也沒有能力建造蟲洞。

　　愛因斯坦關上了光速旅行的大門，卻為我們找到了星際旅行的更快方式！

　　無論是科學還是生活，一個方法被否認，總會有另一個捷徑出現，永遠不要放棄希望，才是探索未知的最快方式。

3、導讀：運動的物體質量增加，是觀測效應還是真的質量增加了？你如何思考這個問題。這個問題也可以說是相對論推論的一個核心。增加的質量該如何解釋，一直以來有各種解釋。今天帶大家思考這個問題。本文大多內容，摘錄自靈遁者先生書籍《變化》。

正文如下：

眾所周知，愛因斯坦在1905年提出的狹義相對論包含了高速運動物體的三大效應，即運動物體的長度變短、時間變慢、質量變大。其中，我們暢談不休的就是運動物體的質量變大，它由著名的質速關係給出了物體質量與其運動速度的定量關係。

從質速關系所描述的狀況來看，當物體的運動速度接近光速時，物體的質量將顯著增大，甚至於趨向無窮大。照這樣就會產生出類似於黑洞的星體。

隨著現代高能粒子加速器等設備的研製和高能物理學的迅速發展，人們在實驗室中將電子加速到0.9999倍光速的速度，按照質速關係電子質量的增幅卻不到一倍，如果人們所做的實驗沒有錯誤的話，也就至少說明質速關係的量化是值得商榷的。在實驗室中觀測到電子的質量的確隨著運動速度的增大而增大，那麼物體的這種由於運動而增大的質量是一種觀測效應還是物理實質呢？我們不妨這樣來思考，假設運動物體的質量增大確實是物理實質，按照現有物理學對質量的定義，就會得出「運動能夠產生物質」的結論。

早在1948年愛因斯坦在寫給普朗克的一封信中提到，質速關係是不正確的，因為沒有對其中的質量做出定義。而按照現有的引力質量和慣性質量的定義，都會導致「運動產生物質」的哲學矛盾。那麼運動物體的質量增大應當是僅僅是一種觀測效應而已，而不是真正的質量增大了。

運動使得物質質量增大，增大的質量應該做出什麼定義，確實是我們該思考的。

我們來看看質量的定義，在我理論中引力的本源是時空，且物質，時間，空間是一體化的東西。慣性的本源是引力。這也是為什麼引力質量和慣性質量嚴格相等的原因。

所以由此來看，引力質量是最根本的。所以定義質量也應該以引力質量為基礎來定義。

引力質量的定義：選定兩質點A和B，先後測量它們各自與質點C的引力FAC和FBC。實驗發現，只要距離AC和BC相等，則不論A和B的形狀如何，也不論質點C是什麼物體，力FAC和FBC的比值FAC/FBC是一個常數。

該結果表明，FAC/FBC之值僅由質點A和B本身的性質決定。物理學中規定A、B兩質點引力質量之比等於力FAC與FBC之比。若用mA及mB分別表示A、B兩質點的引力質量，則mA/mB=FAC/FBC,選取其中一質點的引力質量作為引力質量的單位後，另一質點的引力質量可通過實驗由上式確定。

在這裡也給大家科普一下慣性質量如何測量：我們利用物體本身具有的慣性，給這個物體施加一個矢量的作用力，那麼這個物體會在這個作用力的作用下發生存在狀態的改變。這一點是所有特定質量的物質都具備的。我們通常將這種方法所測得的質量叫做慣性質量。

所以說國際上引力質量的定義應該放在基礎的位置，慣性質量放在從屬的位置。目前國際上沒有這樣定義，一般認為兩者對質量的定義沒有區別。其實對引力和慣性沒有深刻的認識。

那麼你會問了：運動物體增加的質量該如何理解？該如何定義？

顯然根據我上面的論述物體的質量無論怎麼增加都是引力質量！慣性質量的增加是引力質量增加附帶效應。

而引力的本源是什麼？是時空！

時空又是什麼？是物質，時間，空間的結合，一體化的東西！

而時空的本質還是一種能量！

在時空中任何物質，物體都離不開運動。愛氏的理論貢獻在他開啟了我們認識時空的鑰匙。脫離了牛頓的絕對時空，進入相對論時空。

那麼運動的物體質量增加就非常好理解了。運動的物質，高速運動的物體，質量增加是必然的。因為時間，物質，空間是一體的，我們叫時空。

任何物體的運動也是時空中的，時空又是一種能量空間，運動的物體和靜止物體在能量空間中所獲取的質量就是不同的。

運動的物體會因為自身運動，質量增加，這是由於引力的本源是時空，時空的本質也是一種能量。高速運動物體會迫使空間能量「粘貼」在它身上。其實這是一種束縛態，束縛運動速度增加，這也是為什麼光速無法超越，超距作用是不可能的原因。我在前面的章節中有過論述。

因為相對於整個時空能量，即使近光速運動的物體，也無法「拉動」整個時空能量。它只能引起時空對它的「重視」，即附加引力質量！它自身的運動能量也會在時空中消耗，成為時空能量的一部分。

當它的速度慢下來之後，上面所說的束縛態解除。所以在我看來，不是運動使得物體質量增加。是高速運動的物體吸引了時空對它的能量附加。這種附加「粘貼」能量轉化為我們可觀測到的質量。

再強調一下，不是物體本身運動能量轉化為質量，而是時空使然。

所以更近一步的推理是這樣的，引力的本源是時空，引力質量的來源自然也是時空。時空本身就是一種能量時空。所以物質的質量也可以引申為一種能量。

所以不是運動直接產生了質量，是運動使得時空賦予了物體質量。但這是實實在在的質量，不是觀測效應。

愛氏雖然沒有做出詳細的說明，但他的質能公式也包含此種深意。所以他給普朗克的一封信中提到，質速關係是不正確的，因為沒有對其中的質量做出定義。還是出於他對於引力的本源理解不夠。他認為引力是由時空彎曲產生的。我認為因為時空產生的，彎曲不彎曲都產生引力。

關於質量我們現在一般的定義是：質量是物體所具有的一種物理屬性，是物質的量的量度，它是一個正的標量。也就是說質量是物質的量的量度。至於測量方法，就是上面所提到的引力質量和慣性質量兩種方法。

在這裡我們可以更本質的定義質量是：質量是物體在相對時空中的一種物理屬性，物體所蘊含能量的多少是物體質量的量度。

所有物體具有質量，所有物體具有慣性。愛氏的質能方程揭示了物質和能量的關係。也揭示了能量也具有慣性。所以整個物理體系並不矛盾！所有的質量本質還是能量。那麼為什麼不用能量來定義質量呢？這就是我的思路。

摘自獨立學者，科普作家，藝術家靈遁者書籍《變化》