任何物體如達到光速,質量會變得無窮大,光子質量為什麼不是呢?

2020-12-06 宇宙新思維

一,首先因為絕大部分物體的靜質量不為0

根據狹義相對論的質量效應公式:

質量效應公式

(其中m0為靜質量,Ⅴ為物體運動速度,C為光速)當V達到光速C時,m就會無窮大。而光子的靜質量為0,這樣質量公式就變成了0/0型,它的極限值就是所謂光子的動質量,數值非常小,但不是無窮小。其大小可以由mC=hν,即m=hν/C得出。其中h為普朗克常數,ν為光波的頻率,C為光速。由此可見只有靜質量為0的物質,達到光速時質量才有可能不變為無窮大。

二,其次,有句話說「學誰像誰,但永遠不是誰」

光速光速,就是光子才能達到的速度,任何物體都和光子的速度比,但它們都不是光子,當然不能和光子一樣,否則它們也是光子了,因為每樣東西都有不同於任何東西的特性,這沒什麼可說的。更何況光速不光是不變,而且還是宇宙間物體運動的最高速,任何物體的運動速度不會超過光速,甚至連光速也達不到。達不到光速最直接的原因就是質量會變得無窮大,所以任何物體永遠達不到光速,質量也就永遠不會達到無窮大。我的理解,光速只是一個象徵,雖然在我們看來只有30萬千米/秒(比起動輒幾百億光年的宇宙直徑來說,數量上確實小了點),但在別的任何參考系看來也是30萬千米/秒,光速對任何參考系的不變,這說明光速一點也不「慢」,應該說比任何速度都「快」。

三,最後,這個問題應該引申一下得到一些反思:

那就是光子為什麼可以達到光速?達到光速其質量為什麼不是無窮大?難道只是因為它的靜質量為0?膠子的靜質量也為0,但它達不到光速。還是因為它是中性的?中微子也是中性不帶電的,但它也達不到光速。我想主要是因為光的波動性,光是一種在時空中傳播的電磁波,電磁場是「場」,時空也是種場物質。

與其說光在時空中運動,不如說是時空本身的振蕩,光也可以說是時空的特性,所以與質量沒什麼關係,它不會變得無窮大。而所有的物體都是在時空之內運動,怎麼也跑不出時空「之外」,因此它們怎麼也跑不過時空,就像孫悟空怎麼也跑不出如來佛的手掌心一樣,跑不過時空就跑不過光速。

相關焦點

  • 相對論說物體接近光速時,質量會變得無窮大?
    最近一位網友提出一個問題,那就是根據狹義相對論,質量這個物理量會隨著參考系的變化而變化,也就是質量並非一成不變,當物體接近光速時,質量會變得無窮大,那麼豈不是這個運動物體就變成了一個黑洞,那麼萬物都被吸入黑洞,不就都毀滅了嗎?今天我就來談談這個問題。
  • 宇宙中的物質為什麼不能超光速?超光速質量為什麼會無窮大?
    一,宇宙裡的物質不能超越光速及其原因宇宙裡的物質不能超越光速,甚至連光速也達不到。因為達到光速時會使物質質量變得無窮大。相對論的質量效應公式表示的很清楚:也就是說任何靜質量不為0的物質是很難達到光速的,因為如果達到光速,它的質量會變得無窮大,需要無窮的能量來推動。如果宇宙是有限的,整個宇宙的能量都不夠,因而這是不可能的。反過來講,正是因為光沒有靜質量,才能達到最高速。二,那為什麼達到光速,質量會變得無窮大?上面是從狹義相對論的結論公式上分析的,從原理上分析的原因又是什麼呢?那是因為光速不變原理和時空相對性原理的結合。
  • 為什麼物體接近於光速運動時,質量就接近於無窮大?
    對於牛頓力學而言,物體的質量是個不變量,不論物體身處怎樣的運動狀態(只要不解體之類的就行),質量都不會變化,但這一點在相對論中不成立。狹義相對論中有動質量一說,我們暫且認為這一概念是合理的(為什麼說這句話呢,實際上動質量只是相對論初期的提法,後來隨著相對論的發展,人們發現動質量的存在實屬多餘),而動質量與物體的速度相關聯,具體公式如下:其中c代表光速,v是物體速度,m0是物體的靜止質量,我們發現隨著物體速度的增加,動質量會變得越來越大(如果速度為零,則動質量就是靜止質量
  • 一個物體需具備什麼條件才能達到光速?
    在之前的文章中,我們詳細講解了狹義相對論的各種效應,其中有一個不經常提到的效應就是「質量變大效應」,具體內涵就是,當一個運動的物體速度增加,則該物體質量也會增加。質量增加多少能否定量計算呢?有了這個關係式,我們就可以得出一個結論,任何物體無法超光速,因為當v=c時(c是光速),根號下面會變得無窮小,使得m變得無窮大。也就是速度越接近光速,質量就會趨向於無窮大。而慣性衡量的一個標準就是質量,質量越大,慣性越大。
  • 物質不能達到光速不是因為質量達到無窮大
    《相對論》認為:速度越快,質量越大,當速度越來越接近光速,質量會達到無窮大,所以物質永遠不會達到光速。或者達到光速後電子是以另一種形態存在,不是物質了呢?今天我們來搞清楚物質達不到光速,是不是因為質量達到無法大造成。先還是了解一下宇宙進化史。
  • 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。
  • 運動的物體質量增加,從而使得物體無法達到光速?
    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?
  • 中微子的速度非常接近光速,為何質量沒有趨於無窮大?
    日常生活中,一個物體不論是靜止還是在運動,一般不會考慮其質量的變化。在牛頓力學中,物體的質量與物體的運動狀態沒有關係。1905年愛因斯坦給出狹義相對論後,人們才認識到物體的質量會隨速度的增大而增大,並且當速度趨近於光速時,物體的質量會趨於無窮大。
  • 一個質量點可以摧毀一顆恆星?當物體以光速運動,威力有多大?
    當然是光速,光速是宇宙間最快的速度,是宇宙最基本的物理法則。任何有質量的物體無法達到光速,而如光子一般沒有質量的物體則只能以光速運行。那麼如果假設一個有質量的物體達到了光速,那又會怎麼樣呢?那麼這個物體將會具有無以倫比的威力。
  • 一個質量點可以摧毀一顆恆星?當物體以光速運動,威力有多大?
    那麼如果假設一個有質量的物體達到了光速,那又會怎麼樣呢?那麼這個物體將會具有無與倫比的威力。在《三體》之中,一個小小的質量點之所以能夠摧毀一整個恆星系,奧秘就在於這個質量點是以光速運動的。為什麼有質量的物體在以光速運動的時候會產生如此巨大的威力呢?要解答這個問題,我們先要明白為什麼在現實世界中,有質量的物體無法達到光速。
  • 有質量物體不可能達到光速,但宇宙膨脹超過光速,是否自相矛盾?
    的確,有質量的物體是不可能達到光速的這個結論來自於愛因斯坦的相對論,其中的光速不變原理和相對性原理結合得出的質量效應公式從數學上也說明了這一點:其中m為物體的質量,m0為物體的靜質量,V為物體的運動速度,C為光速,從式中可以看出:當m0≠0,VC時,分母根式0,則m+∞。
  • 黑洞吞噬一切,但光沒有質量,為什麼也會被黑洞吸引?
    我們知道,任何具有質量的物體之間都具有相互的引力作用,然而光沒有質量,為什麼也會被黑洞的引力所吸引呢?要解答這個問題,我們首先必須要從光的質量說起。任何具有靜止質量的物體,在運動的過程中會產生慣性質量,而慣性質量等效於引力質量。隨著運動速度的提高,物體的慣性質量會大幅增加,根據質能方程可知,當運動速度接近於光速時,慣性質量也趨近於無窮大,而繼續加速也就需要無窮大的能量,而宇宙中不存在無窮大的能量,所以也就不可能將一個具有靜止質量的物體加速到光速,因此光這種沒有靜止質量的物質就代表了宇宙間最快的運動速度。
  • 黑洞吞噬一切,但光沒有質量,為什麼也會被黑洞吸引?
    極高的質量和密度賦予了黑洞極為強大的引力,但光並不同於其它的物質,它沒有質量。我們知道,任何具有質量的物體之間都具有相互的引力作用,然而光沒有質量,為什麼也會被黑洞的引力所吸引呢?要解答這個問題,我們首先必須要從光的質量說起。
  • 達到光速要的能量是無限大的,為何發射的電磁波輕鬆達到光速?
    有好多人就不理解,光為什麼速度會那麼快,難道光不是物質嗎?光是物質,並且,光是一種很特殊的物質。光是由一個個極其微小的光子組成的。光這種物質,在靜止狀態下質量為零。光只有質量而沒有重量。怎麼樣不可思議吧!那麼光是怎樣傳播的呢?要想知道這個問題,還必須要了解管的性質。什麼性質呢?那就是光具有波粒二重性。
  • 為什麼沒有任何飛行器的速度能夠超過光速?
    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。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。
  • 光子是什麼?光子的質量是多少?為何總被誤解?
    我們通常說光具有波粒二象性,給人的第一感覺就是光是個粒子,那人們自然要問了,光有沒有質量呢?如果有質量,按照愛因斯坦的理論,光速下的光子質量是不是無窮大呢?但為什麼光照射到身上沒有任何感覺呢?那麼今天我們就來好好聊一聊光究竟是什麼。光的粒子性誤區現在人們經常說光子是一種規範玻色子,靜止質量為零,是62種基本粒子之一。
  • 是不是把一個原子加速到光速其質量就會變得無窮大?
    (1)光速極限是怎麼來的最早提出光速是運動極限的是愛因斯坦,他在狹義相對論裡首先提出了真空光速不變這一個特性,在狹義相對論中給出了質速變化的公式。從公式的表達我們可以看出,任何有質量的物體在速度接近光速之後,質量都會變成無窮大。原子當然也不例外,所以,原子的速度在理論上,只能無限接近真空光速,而永遠不能到達。
  • 光子怎樣達到光速
    光子的產生過程是微觀世界的運動,有兩個方式:一是正反粒子湮滅,會發出耀眼的光芒,這就是產生了光子;二是電子吸收能量後會發生躍遷,從低能態到激發態,為了達到穩定狀態,會回到基態,就會發出一個光子。
  • 為什麼物體會產生質量?
    太空人在月球上感覺自己變輕了,並不是因為自身的質量降低了,而是因為所受到的引力作用變小了。在國際單位制度中,質量用「千克(kg)」來表示。質量的定義:慣性質量和引力質量物理學中對於質量的定義超過7種,最常被用到的是慣性質量和引力質量。
  • 如果光子有質量,那麼整個現代物理學體系將會怎麼樣?
    光子無質量是因為電磁力能以一個U(1)規範理論解釋。但W和Z玻色子的質量,必須存在某些機制必須破壞SU(2)的對稱來給予。那怎樣才能使一個無質量的粒子變得有質量呢?光子如果有質量,會怎麼樣?目前,科學家通過實驗發現,光子的靜質量為0,但是科學是在不斷發展的,實驗設備也在不斷發展,測量數據也會更加精進,但是在沒有其他進一步的實驗證據以前,我們認可光子應該為零,而不是一個極小的量。