如果一種物質的速度超過光速,會發生什麼?

2020-12-08 騰訊網

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。這就是為什麼所有以光速運動的粒子(如光子)的靜止質量都為零。

圖解: 光從離開太陽表面算起,需大約8分17秒就能到達地球。

當一個有質量的粒子接近光速時,它的能量就會增加,在以光速運動時能量會變成無窮大,這就是它永遠不能被加速到那個速度的原因。實驗已經證實了這個結論,沒有什麼比光速更快。

然而,上述討論只適用於小尺度宇宙中的對象——比如,如果把一個棒球、行星、恆星或是星系加速到相對於附近物體以光速運動,這是不可能的。然而,相距遙遠的物體之間的相對運動速度超過光速是不可避免的。在如此大的距離上,宇宙膨脹在產生重要影響,上面的討論不再適用。

圖解:洛倫茲因子γ作為速率v的函數。因子從1開始,並隨著v趨向c而趨向無限大。

科學地講,光速限制只適用於當你在一個「慣性系」中的時候——也就是說,坐在你所在的位置,沒有任何力作用在你身上,用你手中的尺子和時鐘測量經過的物體的速度。然而,在廣闊的宇宙空間中,我們所處的環境卻截然不同。物體都不在慣性系中,因為宇宙的引力場和宇宙膨脹,每個物體相對於其他所有物體都在加速。宇宙的膨脹實際上並不是由於星系在「穿越空間」而使彼此遠離,而是空間本身在拉伸,它不受我們所受的限制。、

圖解:在紅色參考系中,事件A發生在事件B之前;在綠色參考系中,兩者同時發生;在藍色參考系中,A發生在B之後。

因此,儘管不可能比光速更快地穿過空間,也不可能在宇宙以光速更快的速度傳遞一份「信息」,但遙遠星系之間的距離仍有可能以超過光速的速度增長,因為它們之間的空間存在拉伸的速度。

圖解:通過觀察木星掩食木衛一的時間來判斷光速

這種比光速還快的「旅行」對構成星系的物質沒有任何影響(它們的能量在任何有意義的尺度上都不是無限的),因為它們實際上並沒有以任何可以直接測量的方式進行相對運動。

光速:

真空中的光速,通常記作c,是一個普遍的物理常數,在物理學的許多領域都很重要。其精確值為299,792,458米/秒(約300,000公裡/秒(186,000英裡/秒))。這是非常精確的,因為根據國際協定,一米的定義是光在真空中以1/299792458秒的時間間隔所走過的路程。

根據狹義相對論,c是宇宙中所有常規物質以及所有已知信息傳播的最大速度。雖然這個速度通常與光有關,但實際上它是所有無質量粒子和相關場的變化在真空中傳播的速度(包括電磁輻射和引力波)。無論光源怎樣運動或觀察者的慣性參考系如何,這些粒子和波都以光速運動。在狹義相對論和廣義相對論中,c與空間和時間相互聯繫,也出現在著名的質能方程E = mc2中。

參考資料

1.Wikipedia百科全書

2.天文學名詞

3. Dave Rothstein- Kylin

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