為何在「相對論」中,物體的運動速度,無法超過光速?

2020-12-03 硬核宇宙知識聯盟

何在「相對論」中，物體的運動速度，無法超過光速？

要說愛因斯坦提出的「相對論」，那可以說是20世紀物理學界最偉大的發現了（沒有之一）。相對論的提出，完全改變了人們在「經典物理學」中，對時間空間，對世間萬物的認知。而在相對論當中，有一個非常重要的原理，那就是「光速不變原理」。所謂的光速不變，就是指無論在什麼樣的參考系當中，光的傳播速度都是恆定的。

但是相信許多的朋友應該都想過這樣的一個問題：如果在一個以0.8倍光速運動的物體上，把另一個物體的速度也加速到0.8倍光速，那麼這樣一來第二個物體的速度豈不就是0.8+0.8=1.6倍的光速了？但是答案實際上並不是這樣的，這只是在經典物理學當中，應用牛頓定律來計算的速度。

真正在相對論當中，物體的速度是不能簡單地用「1+1=2」這樣的方式來相加的。在高速狀態下，顯然經典物理學當中的許多公式都已經不再適用。這個時候如果想要對物體運動的速度進行計算，我們首先還是要拋出在「相對論」當中，物體速度相加的公式。

我們繼續剛才的假設，有AB兩個物體，其中B在A的內部；如果A以0.8倍的光速，也就是0.8c進行高速運動，那麼它內部B的速度，應該也是0.8c；然後這個時候我們再給物體B一個速度，也讓它以0.8c和物體A同方向，運動，那麼這個時候，根據上面的「相對論」速度公式，物體B的速度就應該是——0.9756倍的光速，也就是0.9756c，而不是我們想像的1.6c。顯然0.9756是小於1的，所以B的速度並沒有超過光速。

如果我們把A和B的速度分別增加一點，達到0.9倍光速，也就是0.9c呢？我們通過計算，能夠得到物體B的速度是0.9945倍光速，也就是0.9945c，依然沒有超過光速。無論A和B的速度怎樣提高，提高到什麼程度，只要它們都還沒有超過光速，那麼最後的合速度是無論如何都不會超過光速的，只會無限地向光速逼近。這也是在「相對論」當中，物體無法超過光速的原因。

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