為什麼沒有任何飛行器的速度能夠超過光速?

2020-12-04 宇宙新思維

的確,宇宙中光速最快,這已被多次科學實驗所驗證,從麥克斯韋聯立方程組也得出光速是常數的結論。光在真空中的速度是最快的,且在任何慣性參考系中的速度是不變的,跟光源是否運動、觀察者是否運動無關。愛因斯坦把這個結論上升為一個原理――光速不變原理,創立了相對論,這個原理是相對論的基石。那為什麼宇宙中光速最快?

一,首先是因為光子的靜質量為零。

在狹義相對論中有一個質量效應公式:

質量效應公式

這個公式經過實踐的檢驗,證明是正確的。其中m0是靜質量,Ⅴ是物體運動速度,C是光速,從這個式子可以看出,如果靜質量不為零,那麼物體運動速度越接近光速,分母越趨向於零,物體質量會趨向於無窮大。要想達到光速所需的能量趨向於無窮,這是不可能的。因此任何靜質量不為零的物體運動速度是不會達到光速的,超過光速更不可能。任何飛行器都是有靜質量的,所以它們也絕不可能超光速飛行。

二,其次,光子不但質量為零,它還不帶電荷,它是中性的。

象傳遞兩個夸克間強相互作用的膠子,它的靜質量也為零,但它帶有強相互作用的色荷,它不但傳遞強相互作用,還參入強相互作用影響運動速度,因此它的速度達不到光速。中微子雖然也是中性,但它有輕微質量,因此它也達不到光速。

三,光不只表現為粒子性,更主要的是它的波動性。

試想光如果只是粒子的話,它如何能實現它的光速?誰能持續不斷地為它提供動力?這個提供動力者不可能一直跟著光子,那這個動力只能來自於光子所經的空間,那麼光必須具有波動性,必須象聲波水波一樣振動接力(傳播)。但自十九世紀以來人們否定了「以太」或類似以太的東西的存在,認為光波的傳播不需要任何介質,只是交變電磁場在空間的傳播。

但實際上一無所有的空間是不存在的,空間也是物質。光在四維時空的傳播離不開物質,電磁場本身就是一種場物質,然後時空也是「場」,換句話說:

四,光這個電磁場不可能在時空以「外」來傳播,不可能在什麼也沒有的宇宙「之外」傳播。

所以說這種時空場就是光傳播的「介質」,這種介質不同於絕對靜止的「以太」,這種介質(時空)只具有相對意義,因此光在時空裡傳播只能遵循時空的相對性,由於時間和空間都相對變化,這個速度反而是不變的了,從這個角度看光可以稱為「時空因子」。任何傳遞信息或能量的物質的運動都只能在時空中而不是在時空「外」進行,因此它的速度再快也不能超出時空呢,不能超出時空就不會超過光速。因為光速是時空自身的表現屬性。

五,最後再說一下所謂的「超光速」的曲速飛船。

首先它是科幻中出現的一種飛行器,

是通過飛船的裝置彎曲時空實現超光速飛行,也就是壓縮前面的空間,膨脹後面的空間,飛船就進入了更高的時空中,我們可以稱之為「曲速泡」,這樣飛船看似達到了超光速,其實這並不是飛船在超光速飛行,而是空間在不斷地收縮膨脹把距離縮短了,飛船本身並沒有加速度,換句話說是時空本身超光速移動,飛船並沒有違反光速限制原理。

這就是我對這個問題的回答,光速最大,沒有任何飛行器能超光速飛行。

相關焦點

  • 任何粒子的速度不能超過光速
    對任何物體的速度不能超過光速的分析威縣第二中學 郵編054700 張樹乙據報導,在美國伊利諾州Batawia費米實驗室有一臺叫Tevatron的加速器,當質子進入該加速器時,它們的速度已經達到光速的99%。加速器的最後階段使質子的能量提高了100倍,但速度僅增加到光速的99.99995%,與它們進入加速器的速度相比,提高不足1%。
  • 為什麼沒有東西能夠超過光速?這才是真相
    結果中子的運動時間縮短了73秒,看上去就好像比光速還快一樣。雖然科學家們在實驗之前進行了好幾個月的細緻檢查,在實驗之後也進行了反覆核查,但這一次,科學家們還是犯了錯誤。雖然很多人指出,在粒子加速器這麼複雜的機器中,這樣的錯誤總會發生,但伊雷迪塔託還是引咎辭職了。為什麼人們都將「某種東西比光速還快」這件事看得這麼嚴重呢?我們真就那麼確定沒有東西能超過光速嗎?
  • 為何至今沒有任何飛行器超越光速?如果超越光速會怎麼樣?
    光速是宇宙中最快的速度,每當我們晚上拿起手電筒打開時射出的那道光就叫做光速,光的速度為299792458米/秒,這種速度是任何有質量的物體無法超越的。目前我們人類所能達到的最快速度頂多為音速,想超越光速人類的技術必須邁入一級文明才行,可惜的是人類現在的文明等級才為0.75。在物理學界物質運動的速度越快它的質量就越大,但不過如果是超越了光速任何有質量的物體都會瞬間被氣化,如果人類的飛行器想達到光速就必須克服超光速飛行中產生的巨大熱量,按照目前的技術是遠遠達不到的。
  • 如果飛行器的速度超過光速,能去到宇宙的邊緣嗎?科學家說出實情
    愛因斯坦是第一個驗證出光速的科學家,而這麼多年過去了,如今科學家仍然堅信這一原理。愛因斯坦生前曾經提出光速是世界上最快的速度,它能達到每秒30萬公裡。這一說法至今都是物理學界的真理,因為人類社會目前沒有出現運動速度比光速還要快的物體。雖然現實如此,但是人類也幻想過可以研發出飛行速度超達光速的飛行器,從而進行星際穿越。
  • 為什麼任何物體無法超過光速?
    大家經常聽到一句話,光速是宇宙速度上限,也就是任何物體無法超光光速。根據上一期的文章,速度具有相對性,需要選參考系才有意義。一個物體我選A做參考系,速度是10m/s,我選B做參考系,速度是10000m/s,那會不會我選擇到一個參考系,速度大於光速?按照常規思維,參考系這麼多,我為啥選不出一個參考系,發現一個物體速度超光速呢?
  • 為什麼光速是速度的上限?
    如果從經典物理學的角度來看,只要給一直給太空中的飛行器一個大於零的合力,由於飛船的質量保持不變,其加速度大小恆大於零:在這種情況下,飛行器的速度就會變得越來越快,並且最終遲早會超過光速,達到遠遠快於光速的地步。
  • 一道無形的「枷鎖」,宇宙中沒有任何物體可以達到光速的
    那麼,大家知道,光速是多少麼,光的速度每秒鐘可以達到30萬公裡。這是一種什麼樣的概念呢?人類目前最先進速度、最快的飛行器是音速的10~20倍,音速是每秒鐘340米,20倍就是每秒鐘6800米,雖然很快但還不及光速的1/30。
  • 宇宙中基本是真空,沒有阻力,那飛行器的速度為何不能無限增加?
    假如是真空下,沒遮擋物,飛行器一直緩慢加速飛下去,會不會有一天超過光速?比如跌入黑洞的物質,加速度一直增加,永遠也跌落不到終點的話,會不會跌落速度有一天超過光速? 黑洞也不能給飛行器強行突破真空光速的能量,但黑洞對空間的拖拽可以讓它附近的物體用和曲速引擎類似的方式超越光速。
  • 既然任何物體的運動速度不可能超過光速,那宇宙中的非物體呢?
    宇宙間物質運動的最高速度不能超過光速,這是相對論的理論基礎,更是我們這個宇宙的存在基礎。那麼宇宙中有沒有運動速度超過光速的非物體?答案是肯定的。為什麼呢?相對論的光速限制原理指的是傳遞能量或信息的物質的最高速度不能超過光速,那些不傳遞信息的物質以及非物體並不在此限制。比如說量子糾纏、空間的膨脹、意識等等。量子糾纏是非定域化的,它把整個宇宙看成一個整體,知道其中一個粒子的狀態,另一個粒子的狀態馬上就知道了,不管它多遠,速度遠超光速,但這裡面沒有任何的信息或能量的傳遞。
  • 為什麼人類飛行器一直無法接近光速?愛因斯坦早就給出了答案
    為什麼人類飛行器一直無法接近光速?愛因斯坦早就給出了答案!目前,人類已知的最快速度是光速,是30萬千米/秒。這個速度有多快呢?舉個例子:地球周長是40076千米,光可以在1秒內繞地球7圈半。厲害吧!而目前人類製造出的飛行器最快速度是16千米/秒(旅行者1號探測器),距離光速還差的很遠。為什麼我們無法接近光速呢?愛因斯坦給出了答案。
  • 如果,一個物體運動的速度超過了光速,我們能夠看見它嗎?
    天鵝周圍水流的都卜勒效應一種更簡單的表述方法是你會看到來自物體的藍移光,而離開物體的紅移光會在物體經過後導致反方向的分裂圖像(以下是我的文學表述:我沒有看到你經過,但你在分裂圖像中是又藍又紅的,這是為什麼?這是如何發生的?)
  • 如果人類的奔跑速度超過光速,能夠改變過去嗎?聽聽科學家怎麼說
    在一些科幻電影裡面,我們常常能夠看到很多家鄉情況的出現,這些情況大多是人類目前還沒有掌握的科技或者是突破的科學領域,處於一個探索和攻克的階段,其中最常見的就是突破光速。光速可以說是地球上最快的速度了,不過在宇宙中論最快,它可能還算不上,電影中我們常常可以看到人類以光速或者是超過光速的速度奔跑,好像能夠為所欲為,不過如果人類真的達到了光速奔跑,那麼他能夠改變過去嗎?
  • 如果速度超過光速會有什麼後果?
    ,由此推導出真空中的光速是宇宙中最快的速度,任何物體或者信息的傳播速度都不會超光速。那麼,如果速度超過光速會發生什麼?為什麼光速是宇宙速度上限?雖然光速理論上不可超越,但在現實中確實有各種「超光速」現象,切倫科夫輻射就是一個例子。切倫科夫輻射光的傳播速度與介質有關,在真空中最快,而在其他介質中會變慢。例如,光在水中的傳播速度會下降25%,為真空光速的75%。在這種情況下,就有可能出現超光速的情況。
  • 量子糾纏的速度超過光速了嗎?答案顛覆認知
    但其實大家都誤解了,光速不可超越只是信息傳遞不可超過光速,而與之無關的現象超過光速則並沒有什麼問題,那麼為什麼不能超過光速,又有哪些超過光速的現象,不妨來盤點下!為什麼不能超過光速?核電站中的切倫科夫輻射1934年前蘇聯物理學家帕維爾·阿列克謝耶維奇·契倫科夫發現的一種輻射,其特徵是介質中運動速度超過光的一種電磁輻射,所謂的光速不可超越指的是真空中的光速,而介質中的速度(水中為0.75c)則小於真空光速,而核反應堆中的粒子在水中的速度可以超過光速,此時切倫科夫輻射就產生了!
  • 量子糾纏的速度超過光速了嗎?答案顛覆認知!
    但其實大家都誤解了,光速不可超越只是信息傳遞不可超過光速,而與之無關的現象超過光速則並沒有什麼問題,那麼為什麼不能超過光速,又有哪些超過光速的現象,不妨來盤點下!為什麼不能超過光速?核電站中的切倫科夫輻射1934年前蘇聯物理學家帕維爾·阿列克謝耶維奇·契倫科夫發現的一種輻射,其特徵是介質中運動速度超過光的一種電磁輻射,所謂的光速不可超越指的是真空中的光速,而介質中的速度(水中為0.75c)則小於真空光速,而核反應堆中的粒子在水中的速度可以超過光速,此時切倫科夫輻射就產生了!
  • 假設飛行器能夠超越光速,能飛到宇宙邊界嗎?專家這樣說
    假設飛行器能夠超越光速,能飛到宇宙邊界嗎?專家這樣說大家都知道在宇宙當中最快的速度就是光速了,他可以達到每秒鐘30萬公裡的速度。就人類而言是無法超越這個速度的,就算是未來想要達到這種速度也是一件很困難的事情,並且超越光速是違背宇宙規律的。
  • 宇宙中有超過光速的速度存在嗎?
    光速被認為是宇宙中的極限速度,任何物體都無法超越光速。但在現實生活當中,宇宙中卻存在著一些超光速的現象,打破了我們科學家們原有的認知。眾所周知,速度是代表物體運動快慢的一個物理量,從理論上來說,速度應該是無限的。
  • 宇宙中有超過光速的速度存在嗎?
    光速被認為是宇宙中的極限速度,任何物體都無法超越光速。但在現實生活當中,宇宙中卻存在著一些超光速的現象,打破了我們科學家們原有的認知。 眾所周知,速度是代表物體運動快慢的一個物理量,從理論上來說,速度應該是無限的。
  • 如果一種物質的速度超過光速,會發生什麼?
    如果物質的速度超過光速會怎麼樣?我認為它會消失或者被取代,但它不會被摧毀!! 我們不知道如果一種物質的速度超過光速會發生什麼,原因很簡單,因為它永遠不會超過光速。光速是一個物體相對於附近物體的運動速度的最基本上限。事實上,任何具有有限靜止質量的物體都不可能以光速運動。
  • 速度超過光速,時光真的會倒流嗎?
    根據愛因斯坦的相對論,宇宙中的最大速度為光傳播的速度,(C=30萬千米/秒),幾乎不會有物體的速度超過光速。但是畢竟人類對宇宙的認知還非常有限,宇宙中的許多事物科學家們都還無法解釋。當有一天,真的有物體的速度超過光的速度的時候,真的會像愛因斯坦預言的那樣看到過去的發生的景象嗎?