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深入淺出解析愛因斯坦相對論(四)——爲什麽光速不可超越?

2020 年 2 月 1 日 宇宙科学研究

回顧一下牛頓經典力學,任何物體被授予一個恒定的作用力,則該物體會産生一個恒定的加速度,只要該作用力持續時間過長,是可以超越光速的,因爲宇宙中速度是沒有極限的,這個理論在正常人的智慧範圍內是沒有矛盾的,因爲說得很在理。

于是有人開始在想,假如我用足夠快的速度奔跑著,速度是光速的兩倍,那麽我是不是可以回頭看到時光在倒流,依此理論推,地球的上的光線會向宇宙中傳播,只要追上了“曆史上”的那些光,那麽可以看到了地球的成長曆史。理論上是正確的,但實際上人類是無法讓物體實現超越光速。

深入淺出解析愛因斯坦相對論(四)——爲什麽光速不可超越?

光速的本質

第二章節中說愛因斯坦提出了光具有波粒二象性的奇怪性質,說明了“光子”的運動速度與“光波”的速度是一樣,都是等于光速c。然而在實物中,其粒子的運動速度並不等于其粒子波的傳播速度,爲什麽呢?因爲靜止質量的差別,“光子”靜止質量爲0,實物粒子的靜止質量大于0。

愛因斯坦表示過他一輩子都無法想明白“光子”是什麽。我也不知道什麽是光子,似乎不需要任何力的推動,就能達到3*(10^8)m 的速度。只能說0質量的物體本身就具備這個速度吧。

在物理學家們建立的物理粒子模型中,宇宙中存在著62中粒子,其中達到0質量的有三種粒子,“光子”、“引力子”、“膠子”,光子大家都知道了;引力子是猜測的,就是引力的傳遞粒子;膠子是一種很強的傳遞粒子。而它們的運動速度都是等于光速。可以得出兩個結論 :

0質量的粒子運動速度必達到光速。

達到光速運動速度的粒子必是0質量。

(當然這裏的質量指的是靜止質量)

深入淺出解析愛因斯坦相對論(四)——爲什麽光速不可超越?

所以說靜止質量爲0的粒子是宇宙中速度的極限,而實物的靜止質量不可能達到0,這也許是宇宙的規則吧。

可能還會有人這麽想著可以超越光速,舉個例子,小車在火車裏向火車運動方向行走,假如火車的速度v,小車行走的速度爲v',那麽小車相對以地面的速度是

V = v + v' ,

同理假如火車以0.6c,小車運動速度爲0.6c,那麽V = 1.2c,不是超越光速了麽。(c爲光速)

但是想過沒有,先不說0質量是極限速度的理論,能達到這樣的速度就需要無窮無盡的能源動力供給,人類基本具備不了這麽龐大的能源作爲動力。人們通過粒子加速器加速粒子運動速度,最多只能加速到0.99c,也可以加速到0.999999~c,但是始終達不到光速,更別說超越光速了。

深入淺出解析愛因斯坦相對論(四)——爲什麽光速不可超越?

相對論中所以提到光速是宇宙極限速度,時間之旅可以“穿梭未來”,但時間不可逆的。總而言之,宇宙中有太多不可思議的事情,量子力學就是其中一個,等待著人類逐漸去揭開奧秘。(至于時間怎麽穿梭未來,可以查看第三章解析)

謝謝觀看!

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