为什么无法超越光速

如题所述

关于为什么不能超过光速,这可能对于有些人来说是个新鲜事,但是如果你熟悉爱因斯坦的相对论以及最著名的公式E = mc^2,你就会理解这个方程所施加的限制。但究竟是为什么光速无法超越呢?

科幻小说中的翘曲速度、超空间或其他能使飞船超光速的方式可实现长距离跨越。不幸的是,物理学表明科幻小说不能成为科学事实,因为我们永远也无法超过光速。

物理学家们讨论的光速是指光在真空中传播的速度,比如在外太空。这个速度简称为“c”,为299792458米/秒(约每秒30万千米)。

爱因斯坦的著名质能方程

为什么不可能超越真空中的光速呢?答案是爱因斯坦著名的质能方程。这个方程表明质量(m)和能量(E)是等价的。这意味着物质的质量越大,则其蕴含的能量就越大。

至关重要的是,这也意味着物质所含能量越大,那它也越重。运动是一种能量(动能),所以物质在运动时的质量要略大于相对静止时的质量。例如,如果你以100英里/小时(约160.93公里/小时)的速度扔出一个球,那此时它的质量会增加0.000000000002克。

显然,这个增加量很小,但随着速度越来越接近光速,质量的增加将会变得巨大。如果一艘宇宙飞船以90%的光速飞行,那它此时的质量是飞船相对静止时的两倍。这意味着引擎必须加倍输出才能使飞船加速前进。但飞船的速度越高,其能量也越高,质量也就会变得越大,从而需要更多的能量使飞船加速。同时飞船内的一切也变得越来越重,静止时只有14克左右的手表,现在将重约36吨。

如果一艘宇宙飞船到达光速将会变得沉重无比,并且将需要无限多的能量来使其前进,显然这是不可能的。这就是为什么没有任何东西可以达到光速,更不用说超过光速。

有方法来解决这个极限吗?

有一些方法能解决这个问题。一些科学家认为诸如速子(或称快子、超光速粒子)等没有质量的粒子可以超过光速,光速是这些粒子的最慢速度。然而,这些纯粹是假想的粒子,而且可能实际根本就不存在!

如果你有方法直接跳跃长距离空间到达一颗遥远的恒星,那就有可能超过光速。举个例子,如果你可以折叠或扭曲空间,你就可以从一个空间直接跳跃到另到一个空间,而不需要穿越其间的距离,也许在时空的结构中就存在一种能够穿越其中的虫洞,这样就能实现超光速旅行。



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第1个回答  2020-04-25
光速是已知宇宙中最快的速度~可能可以超越吧~谁也说不定啊~我认为是可以超越的~但是从狭义相对论上来说,狭义相对论认为物体的速度无法达到光速。因为e=mc^2,ek=p/c.所以,物体的速度的增加(即能量的增加)意味着质量的增加,则在v等于或约等于c时惯性将增大到无穷大,物体的运动速度不能再增加。但是为什莫e=mc^2而不是别的速度的平方呢?因为狭义相对论的基础是光速不变。至于为什莫光速不变,除了麦克尔孙-莫雷的错误试验以及别的光速测定试验的“有着无法避免的误差”的实验数据支持外,谁能说出个所以然来?而且光速不变的假设卫生末下定在何种介质中传播?不都是光速吗?是因为光速在真空中具有最大速度吧?!也是因为光速实现经能够测量的速度中最快地吧?!这难道不是一种投机取巧的行为吗?!那莫是否今后当我们发现另一种可超越光速的速度的时候,我们便可删去光速不变而换上“x”速不变呢?
但是关键就在,牛顿力学有局限性,爱因斯坦理论也有局限性!
越接近光速,时间变得越慢,假设超过了光速,时间就会倒流。事实上这种事情永远不会发生。因为越接近光速,物体本身的质量也越大,以光速运动的物体,它的质量会变得无限大,推动它加速的力量也需要无限大才行。
呵呵~话说回来~
能不能超越,就像争论外星人是否存在似的~谁知道呢~
第2个回答  2012-01-26
这个东西比较复杂……不能超越光速是狭义相对论的结论,这是由一系列推导得出的公式的一个推论。在这里我就不详细推导公式了(如果你有兴趣可以查阅一下洛伦兹变换的推导,和相关狭义相对论的计算),在这里我就只给你一个定性的解释啦。
首先狭义相对论的计算告诉我们随着物体的速度的增大,它的质量也会越来越大。而根据推导所得的公式,当速度趋近于真空中的光速时,物体的质量将趋近于无穷大。根据爱因斯坦著名的质能方程(这个你在很多地方都可以查到相关知识,比如百度百科……)E=mc^2 可知,当物体质量趋于无穷,能量自然也就趋于无穷,即我们要把一个物体加速到无穷大竟然要给它无穷大的能量!这自然是做不到的(今天做不到,明天也做不到)。
事实上公式里面有一个重要的因子(根号(1-v^2/c^2)),由此可见当v>c(超光速)公式就无意义了,所以宇宙中任何物体都不能超光速。
如有不明白的可在问题补充中说明。
第3个回答  推荐于2017-09-05

首先,光速是不变的,在任何参照系中都是3×108m/s,这是麦克斯韦最早推出,且有无数的实验观测证明的。爱因斯泰以这个原理作为相对论的基础,然后进行推导而最终诞生相对论。相对论中就有,所有实例子都无法超越光速这一推论。因为物体的动质量是如图,所以当速度达到光速时,有静质量的粒子能量会变为无穷大,所以光速只有想光子这种无静止质量的例子才能达到。当然,当代的理论中提出有一些虚粒子(怎么也观察不到的),并不服从这些。

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第4个回答  2020-05-21
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