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。