一个物体需要具备什么条件才可以达到光速呢?

如题所述

在之前的文章中,我们详细讲解了狭义相对论的各种效应,其中有一个不经常提到的效应就是“质量变大效应”,具体内涵就是,当一个运动的物体速度增加,则该物体质量也会增加。质量增加多少能否定量计算呢?我们之前也给出了质速关系式:


其中m0是本征质量,也就是物体处于静止状态下测得的质量,m是运动质量,也就是动质量。有了这个关系式,我们就可以得出一个结论,任何物体无法超光速,因为当v=c时(c是光速),根号下面会变得无穷小,使得m变得无穷大。也就是速度越接近光速,质量就会趋向于无穷大。而惯性衡量的一个标准就是质量,质量越大,惯性越大。


什么是惯性?就是改变物体运动状态的难度(请注意:不是维持物体速度的难度,维持物体速度根本是没难度,只需不给这个物体受力即可),惯性越大的物体,其运动状态越难改变。那什么又是运动状态改变呢?其实就是速度改变了,比如一个物体以0.999c光速前进,如果他速度保持不变,那么他的运动状态没变,如果他的速度变为0.998c,或者速度变为0.9995c,那么这个物体运动状态就改变了(这里要注意:速度是一个矢量,也就是有方向的,就算速度值没变,方向变了,也算运动状态改变)。


根据牛顿第一定律:一个物体如果不受力,则永远保持静止或匀速直接运动。所以当速度接近光速时,惯性变得无穷大,改变物体状态的难度也变得无穷大,自然也就无法继续给物体加速来改变物体的运动状态,也就无法超光速(这里注意:给物体加速和减速,都叫改变物体的运动状态)。


上面的理论如果您理解了,我们就可以谈谈光速,光到底是什么?目前主流观点是光具有波粒二象性,也就是既可以是波,也可以是粒子。当然量子力学我们后期会谈,前期我们只谈相对论。由于光子的静止质量为0,所以当光子速度等于c时,其运动质量就不会变得无穷大,这也就是为什么光子可以等于光速,其他静止质量不为0的物体,都无法达到光速,更不用谈超光速了。


但是光子的静止质量为0,这如何理解?有人说,静止质量为0的物体,就是不存在的物体。其实不对,没有静止质量,但是却有运动质量。根据爱因斯坦质能方程E=m*c*c,可以看出,质量和能量其实是等效的,是一个事物的两个方面的体现。所以你要说一个物体不存在,必须证明这个物体静止质量为0,同时还需要证明这个物体没有能量。

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第1个回答  2021-01-14

人类可以达到光速吗?仅达到音速,就需要付出惨重代价

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