TIPS:本文共有 1239 个字,阅读大概需要 3 分钟。
导读:物质与信息的运动或传播速度无法超越光速,是超光速的东西还没找到,还是人类的科学技术水平还不能办成这事,为什么光速无法超越反而成了物理学铁则?
为什么没有物体能达到光速?
如果将宇宙中存在的事物分成两大类,一般人会把它分为物质与能量,物质通常的理解就是有形有态的东西,原子、或者说组成它的质子中子电子,乃至夸克是物质的根基。能量通常是光、电、动能热能等,没有实体但可以对物质的状态产生影响的东西。
物质和能量看似井水不犯河水,但实际上并非如此,物质与能量最大的区别似乎是质量,但是这个观点是错误的,比如磁场就没有质量,但它是物质,而光虽然没有实体,光子却拥有动量,被光照射到的物质会受到反方向的极微弱的作用力。
动量的单位是kg*m/s,明显有一个质量单位在里面,光子也拥有质量,但稍微有一点不同。传统的质量被称作静质量,即静止时也可以保持的质量,承载光子动量的则被叫做动质量,与运动完全绑定,因运动而存在的质量。
动质量是不是真正的质量呢?动质量就是真正的质量,静质量拥有的引力与惯性,动质量同样拥有,所以光沿直线传播,同时还能被引力所吸引,如此相似,动质量和静质量是不是存在着某种内在的关联?
世界的物质可以分为两大阵营,静质量与动质量,它们之间是可以相互转化的,核裂变、核聚变就是静质量转化为动质量,核子质量亏损为光和核子动能的过程,而在一定条件下,粒子加速器中高速运动的两个质子相撞时,会凭空产生一个3倍于质子静质量的粒子,也是动质量转化为静质量的典型例子。
死循环
在更高级的物理世界中,能量守恒定律与质量守恒定律必须要组合在一起才是正确的,能量与质量的总量保持不变,能量即质量,质量即能量。千克与焦耳又是如何联系在一起呢?爱因斯坦的质能方程e=mc2 ,e是能量,m是质量,c是光速,通过它们就可以知道一枚光子有多重,也可以清楚地知道一枚粒子与反粒子湮灭能释放多少能量,同样也能计算中运动中的物体变重了多少。
运动的物体与静止的物体,热的物体与冷的物体,就像众所周知的一斤棉花与一斤铁一样,前者质量都更大些,运动越快能量越大,动质量也就越大,只要是有静质量的物体,加速就是不断吸附总质量的过程,因此物体的速度越快质量就越大。
但这会导致一个死循环,给更大质量的物体加速需要消耗更多的能量,填入更多能量的结果就是质量变得更大,更难加速,当速度接近一个极值的时候,无论多大的能量投入都只能令其速度增加一点点,而且就算是这一点点的增量要想再来一次,都需要填充比上一次指数级暴增的能量,从而死循环无底洞。
结论:
拥有静质量的物体其运动速度存在上限,在那个永远达不到的速度下,运动物体的总质量无穷大,比全宇宙所有的恒星黑洞物质加在一起都要大,光速无法超越并不是因为科学家尚没有找到超光速物体。
想要达到光速,自然就是甩掉静质量,比如静质量极小的中微子其速度已经极其接近光速,而光子是目前已知唯一没有静质量的独立粒子,是它定义了宇宙的速度上限,定义了时间,定义了空间,定义了质量,即光速定义了一切。
我们转型不易,新知识内容立足于正能量、实用,觉得《为什么不能超过光速(光速是极限)》对你有帮助,请留言收藏!