一個物體需具備什麼條件才能達到光速?

2020-09-24 我很傻傻天真

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?我們之前也給出了質速關係式:

其中m0是本徵質量,也就是物體處於靜止狀態下測得的質量,m是運動質量,也就是動質量。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。

什麼是慣性?就是改變物體運動狀態的難度(請注意:不是維持物體速度的難度,維持物體速度根本是沒難度,只需不給這個物體受力即可),慣性越大的物體,其運動狀態越難改變。那什麼又是運動狀態改變呢?其實就是速度改變了,比如一個物體以0.999c光速前進,如果他速度保持不變,那麼他的運動狀態沒變,如果他的速度變為0.998c,或者速度變為0.9995c,那麼這個物體運動狀態就改變了(這裡要注意:速度是一個矢量,也就是有方向的,就算速度值沒變,方向變了,也算運動狀態改變)。

根據牛頓第一定律:一個物體如果不受力,則永遠保持靜止或勻速直接運動。所以當速度接近光速時,慣性變得無窮大,改變物體狀態的難度也變得無窮大,自然也就無法繼續給物體加速來改變物體的運動狀態,也就無法超光速(這裡注意:給物體加速和減速,都叫改變物體的運動狀態)。

上面的理論如果您理解了,我們就可以談談光速,光到底是什麼?目前主流觀點是光具有波粒二象性,也就是既可以是波,也可以是粒子。當然量子力學我們後期會談,前期我們只談相對論。由於光子的靜止質量為0,所以當光子速度等於c時,其運動質量就不會變得無窮大,這也就是為什麼光子可以等於光速,其他靜止質量不為0的物體,都無法達到光速,更不用談超光速了。

但是光子的靜止質量為0,這如何理解?有人說,靜止質量為0的物體,就是不存在的物體。其實不對,沒有靜止質量,但是卻有運動質量。根據愛因斯坦質能方程E=m*c*c,可以看出,質量和能量其實是等效的,是一個事物的兩個方面的體現。所以你要說一個物體不存在,必須證明這個物體靜止質量為0,同時還需要證明這個物體沒有能量。

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    有人問,當物體速度達到光速時,時間真的會停止嗎?
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    日常生活中,如果我們要讓一個物體的運動速度變快,我們就需要給它加速,在這個過程中會做功。比如:開車時,要讓車子加速,就得踩油門,發動機拼命工作讓車速提升,做功的就是發動機。
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    所以我們知道,在地球萬有引力的作用下,物體無論在哪種情況下都會受到重力作用。而當一個物體只受到重力作用時,我們把這種運動稱為自由落體運動。根據牛頓第二定律,物體的加速度等於它受到的力相加除於它的質量。因為自由落體的物體忽略空氣阻力的影響,它只受到一個重力作用。而物體的重力等於地球的萬有引力常數G稱上自身的質量。這樣一來,兩個公式中的質量被約去了。
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    光速,也就是光波或者電磁波在真空或者介質中傳播的速度,根據演算的結果,當光在真空中傳播時,它就成為了自然界中物體運動的最快速度。關於光速的說法有很多種,根據愛因斯坦相對論中的「鍾慢效應」, 人類在光速中甚至可以實現時間停止或者時間倒流的能力。
  • 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。
  • 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。
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    相對論說的有質量物體不能達到光速指的是有質量的物體不能通過有限加速達到光速,這是根據光速不變原理建立的四維時空推理得到的。 愛因斯坦在提出狹義相對論時設定了一個公設——光速不變。根據光速不變可以建立了一個包含時間維度的四維時空,而在四維時空中,速度的極限就是光速!
  • 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?
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  • 光速無法超越,為什麼光出現就能達到光速?
    首先在沒有足夠的證據能夠推翻愛因斯坦提出的相對論理論的前提下,人類是永遠都無法達到或者超越光速的,為什麼會出現這種結果呢?愛因斯坦的相對論首先我們要知道,愛因斯坦的相對論中認為,只要物體有質量,就無法達到光速,因為當一個物體越接近光速,那麼他的質量就越大
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    當一個物體超過光速時,會有什麼現象?我們知道,按目前的理論,在這個宇宙沒有什麼比光速更快。那麼假設一個物體的速度超過光速,你能看到它嗎?如果物體假設比光速快,那麼從物體到眼睛的光線到達將被延遲。在現實生活中,如果有這樣一個快速移動的物體,它可能會因為大腦的處理時間限制而留下藍色紅色模糊的外觀,而從它發出的超瞬變藍紅色的光將是由於都卜勒的變化,如下文所述。當它穿過你或剛剛穿過你的時候,你會首先看到藍移光靠近你,這是由於縮短波長,增加了光頻,導致接近物體的都卜勒藍移。
  • 光速並非宇宙之最,有比光速還要快的兩種物體,它們究竟是什麼?
    時間和空間實際上就是人類虛擬出來的一個東西,這到底存不存在都看人類的主觀意識了。你覺得在就是在,不在就是不在,這都是由我們決定的。愛因斯坦是一個偉大的人物,他給人類留下了兩個預言,其中一個已經實現,而另外一個一直都沒有消息。愛因斯坦也認為穿越時空不可能實現,但是我們目前要做的便是穿越光速,一旦做到了,這就可以實現宇宙翱翔。
  • 接力貸是什麼意思 申請接力貸需具備哪些條件
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    這是回答一位初一小朋友的問題,原問題引用如下:火星撞地球會發生什麼?問題說明:假設一個針狀物體以光速撞擊地球會發生什麼後果?(這個物體硬度等其他條件按能接受光速來),說一下,我初一。你的問題有兩個,一個是題目「火星撞地球會發生什麼」,一個是說明裡的「針狀物以光速撞擊地球會發生什麼後果」。這是兩個不同的問題,我們得分開來說。先來說說火星撞地球會怎樣。火星質量為地球的11%,也就是約9分之一。