相对质量公式决定光速只能无限接近,一个具有静止质量的物体,速度越大,质量也会变大,如果其速度达到光速,公式的分母将没有意义成为一个虚数,同时其质量会变为无限大,在宇宙中,任何具有静质量的物体,其四度都不肯达到光速,越接近光速,加速越难,因其质量会变得越来越大,需耗费更大的能量才能将其加速,而想要加速到光速,质量需要达到无限大,意味需耗费无限的能量,光子没有静止能量,所以永远以光速运动。
为何光速只能无限接近 而无法达到或超越
四维时空中,速率是一个常量,大小等于“光速”,而时空才是变量。
所以,不好意思,速率不会随参照系改变,但时空会。
“一辆接近光速的飞船把另一辆接近光速的飞船做参照物”变的是相对时间值与相对距离值,相对速率是不变的。
静止质量与能量是一体两面,静止质量是“物质”的时间维分量,能量是“物质”的空间维分量,“光速”是“物质”的固有属性,随其维度分量“分配”。
“光速”也分为时间轴分量和空间轴分量。
光子静止质量为0,对应于光速度的时间轴分量为0,空间轴分量等于全部“光速”;常见物体的静止质量不为0,对应于其速度的时间轴分量不为0,空间轴分量小于“光速”。
根据现在发现的规律是不能超越光速的,有公式可依据
为什么光速不能超越呢?
人类诞生于数百万年前,自从人类诞生后就开始了对这个世界的不断探索。可是古时候由于没有发达的交通工具,依靠出门基本靠走的速度,能够探索的区域也是非常有限的。
随着人类走进科技时代之后,交通工具不断更新,速度也越来越快,终于让我们能够走遍地球的各个角落,对这个世界也有了更多的认知。由此可见,速度才是王者,只要有了不断提升的速度优势,我们就可以走遍地球的每一个角落,同时也可以走出地球探索宇宙。
过去的人们认为速度是没有上限的,它可以无限提升。可是随着人类科技的不断进步,科学家发现原来速度也是有极限的,这个极限就是光速。光速在物理学中是一个常数,为什么物体的速度无法超越光速呢?
早期的科学家,伽利略和胡克等认为,光子在太空中的运动速度是绝对最大值,是终点,而且所有物体的运动速度都不能逾越光速。这是最早提出光速是速度极限值的时期,1676年,丹麦科学家奥拉夫·罗默有史以来第一次估计了光速,而且估计值与光速的真实值比较接近,即:220 000公里/秒。后来,随着对光的研究,人们对光速的数值有了更精确的估计。例如,科学家詹姆斯布拉德利,利用光的畸变这一原理,证明了光速的有限性,并计算出这一数值为308 000 km / s。
在19世纪,法国科学家阿曼德?斐索在实验室中得到了一个比较准确的光速值,即:313,000公里/秒。1950年,根据某种原理,来自瑞典的科学家贝奇斯传德也测得了一个光速值,即:299 793.1 km / s。
再后来,随着具有稳定辐射频率的激光光学装置出现后,它能记录光子的准确速度,即:299 792 458 m / s。但是,这是一个极限值,即使到今天,有了足够的先进科学技术,我们也不能逾越这个值,那么,这个光速值为什么无法突破呢?
爱因斯坦提出了相对论,提出了有质量的物体,它的速度只能无限接近光速而无法到达,宇宙中唯一能够达到光速的物质是光子,原因就是光子没有质量。因此我们观测到的星空深处的天体或其它宇宙现象,其实都是过去的情况而不是现在的。比如我们观测到5000光年外的超新星爆发,其实是5000年以前的景象,原因就是光子从5000光年外到达地球需要5000年。
光子的速度能够达到光速,可是它仍然无法突破光速。而有质量的物体之所以只能无限接近光速,原因就是当物体的速度不断增加的时候,它的质量也在不断增加,接近光速的时候,它的质量达到了无限大,需要的能量也是无限大。而理论上是不存在无限的质量和能量,自然有质量的物体也只能无限接近光速。
当科学家知道物体速度的极限是光速的时候,对于探索宇宙也充满了迷茫。要知道浩瀚的宇宙大到我们无法想象,现在我们的可观测宇宙范围达数百亿光年,如此广阔的范围,即使以光速飞行,我们想要探索穿梭,也需要至少数百亿年的时间,更不说这个范围只是宇宙的冰山一角,真实的宇宙范围有可能远远超越这个数字。
如果光速无法突破,那人类将永远不可能有希望探索整个宇宙,甚至我们想要探索整个银河系也基本不可能,银河系的直径至少10万光年,飞船以光速飞行还需要10万年才能横穿。物体的速度极限是光速,那么宇宙中真的不存在超光速现象吗?
答案是否定的,自从爱因斯坦提出相对论之后,时空的概念成为了科学家研究探索的重点。同时科学家也在宇宙中发现了一些超光速现象,比如宇宙大爆炸之后的膨胀速度就超越了光速。既然宇宙中存在超光速现象,那么光速就有可能突破。
可能很多人会说,如果光速能够突破,那不是和相对论相悖吗?事实上它们也并不相悖。相对论中的光速无法突破是在静止宇宙中的速度极限。可是时空理论告诉我们,这们的宇宙并不是平坦的,而是一个类似于宇宙薄膜的结构。
物体的速度无法超越光速,可如果利用时空弯曲,就有可能让物体的速度突破光速。这一点类似于地球上的冲浪,冲浪的时候,脚下的冲浪板是不动的,真正带动它前进的是一个接一个的浪。浪的波动带动着冲浪板快速前进,而且这种速度非常快。
宇宙的时空弯曲就类似于冲浪,通过时空的弯曲带动飞船超光速前进。科学家称这种航行模式为曲速航行。当然,正常情况下,宇宙是平稳的静止状态,不会出现弯曲。要想让时空弯曲,需要强大的能量激发,只有强大的能量才能够改变飞船周围的时空结构,让其发生弯曲,从而带动飞船超光速飞行。
科学家提出的虫洞理论,其实也是一种曲速航行模式,它是利用强大的能量打开通道,这个通道就是利用了时空的弯曲强行在宇宙膜上打开一个通道,这个通道连接着两个不同的空间,进入虫洞航行也相当于飞船进入了冲浪波里,由时空波带动着飞船快速前行,它的速度远超过光速。
相信不少朋友看科幻小说,里面的星际文明在宇宙中穿梭是利用跳跃来进行的,这种跳跃和曲速航行是差不多的,利用的也是空间的弯曲。具体的方法就是让飞船快速航行,速度越来越快,无限接近光速的时候,就可以利用产生的巨大能量打开虫洞,然后进行跳跃,瞬间到达遥远的星空深处。
当然,超越光速的飞行对于人类来说还太遥远,我们现在连亚光速飞行都无法做到。人类在未来首先要突破的是亚光速飞行,只要实现的亚光速飞行,我们才能够走出太阳系,探索周边的星系。而只有实现了亚光速飞行,才有希望更进一步,实现光速飞行直到最后的超光速飞行,这是需要一个漫长的过程。
为什么最多只能近光速?
这个目前无法预测;物质越接近光速,它的时间流逝的就越慢。(相对于别的物质来说)。一旦物质等于光速,时间就会停止流逝。当然,越接近光速,所付出的能量也就成n次方的加大。要是真的超过光速了,理论上这个物质的时间就会出现倒流。(但问题是你就算是付出了无限大的能量,最多也是无限接近光速。连等于光速也不可能达到。所以理论上不可能。)之所以光子,电子等基本粒子能达到光速吗,那是因为它们在零速度下的质量是零。所以才能达到光速。其实有时候解释也是很简单的,在空间物理里,空间和时间是密切联系的.我举个例子,大概就能明白这是为什么了.就拿太阳光来说吧,由于太阳光到达地球用时是8分23秒,换句话说,见到的太阳永远是8分23秒前的太阳.光是以光速来传播的,因此在空间物理里,距离有时用时间来表示啊,比如说很熟悉的光年.光年是光有一年的距离.既有时间又有空间在里面.剩下的问题就是解决超过光速的问题了.你应该划一个时间轴,你站在现在这点,太阳在8分23秒前,如果超过了光速的话,那么不就是看到了8分23秒前的太阳了吗?所以要是超过了光速,时间就会倒流.在广义相对论里,是不允许超过光速的。
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