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【科普】为什么光速无法超越?

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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。


文章首发:怪罗网(http://www.guailuo.com


IP属地:山东本楼含有高级字体1楼2016-07-23 19:38回复
    双子chen961102、乘凉的猪、只为你留下泪. . . 被楼主禁言,将不能再进行回复
    谢谢楼主,那我可否弱弱的问一句:那为什么空间的膨胀或者是压缩速度却可以超过光速,就是在大爆炸的某段时期内。


    IP属地:福建来自Android客户端6楼2016-07-23 22:47
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      光子静止质量为零,为什么光不能超越光速


      IP属地:内蒙古来自Android客户端13楼2016-07-24 09:36
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        换句话说,光速为什么有极限值?


        IP属地:内蒙古来自Android客户端14楼2016-07-24 09:40
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          认同理论,到不认同观点,一切都是相对的,超越光速为什么是不可能,现在的科学就能解释一切么,我们在宇宙中还是太渺小了,什么东西都不要说死


          来自Android客户端16楼2016-07-24 15:12
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            无法超越的是认识和思想


            IP属地:广西17楼2016-07-24 23:33
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              楼主一切皆有可能!


              IP属地:四川来自Android客户端18楼2016-07-25 10:56
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                第一,先给出一个公式,表明了在相对论中时间流逝与速度的关系 t2'-t1' =t2-t1/sqr(1-u^2/c^2),t1,t2是观察者的两个时间点,t1',t2'是运动者的两个“相同”的时间点,两个时间点之差即“时间的流逝”,u是运动者的速度,当u>c时,t2'-t1'变成了一个虚数,而不是负数,虚数大多应用于电学研究,在现实中并没任何意义,如果时间流逝的值变为a+bi无法描述现实中的任何现象,第二,关于洛伦兹变换,一个在设光速在任何参考系都不变的条件下的变换公式,v'=v-u/1-uv/c^2,当u=c时,分母为0,该公式没有意义。
                2.根据洛伦兹变换,狭义相对论不允许物体超越光速,如果你能超越光速,那么恭喜你,爱因斯坦和洛伦兹都错了


                IP属地:四川来自Android客户端19楼2016-07-28 18:23
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                  几百年前的人类能想象今天人类的世界么……别说的太绝对啊


                  来自Android客户端22楼2016-08-05 14:11
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                    超光速穿越的意思本来就是这样啊!
                    首先你要确定光速是速度中的边界!
                    那么自然无法超越
                    这跟宇宙的边界一样的意思,
                    那我们也只能达到光速
                    而不能超过.因为已经是最快的了!
                    如果超过了光速
                    那就不能叫速度了
                    只能叫折越.跳跃.扭曲.
                    超过光速后
                    它就不能叫做速度了。
                    原理就是把2个空间坐标扭曲在一起
                    然后轻松的就过去了
                    过去之后空间还原!
                    你就到达目的地了!
                    这个过程根本不存在速度这种事!
                    完全就是瞬移。


                    来自手机贴吧23楼2016-08-05 18:10
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                      首先,并不一定需要是一个物质例如小球或者飞船去超越光速啊;其次,质能方程只是在目前这个时间段是正确的。


                      25楼2016-08-06 22:26
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                        不要总想着飞了


                        来自Android客户端26楼2016-08-11 02:57
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                          楼主,能不能解释下为什么存在近光速粒子呢?在线等


                          来自iPhone客户端28楼2016-08-14 19:15
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                            上学时没多少零花钱,买冰红茶,喝了一半把它尿满退回小卖店说过期了,不信你尝尝,老板喝了后给我换一瓶新的,屡试不爽.但是到后来有了一种叫营养快线,身体就越来越不行了--


                            来自iPhone客户端29楼2016-08-14 21:12
                            收起回复