接近光速是有可能,但是對於靜止質量不為零的物體,光速是不可能達到的,超光速運動更是不可能,光速是目前我們所知不可逾越的速度。很多人可能會想,根據牛頓第二運動定律F=ma,只要給物體持續一個推力,其加速度就會大於零,物體就能一直加速,超過光速根本不是問題。然而,牛頓第二運動定律只能應用於低速的情況,當物體的運動速度很高時,必須要考慮狹義相對論的質速效應:
從公式中可以看到,物體的質量與速度呈正相關,所以推力和加速度並不是一個簡單的正比例關係,牛頓第二運動定律在高速時不再適用。隨著物體的速度逐漸趨近光速,其質量趨於無窮大,接著加速所需能量無限多。因此,只要物體擁有靜止質量,光速就不可能達到,更無法逾越。既然無法通過不斷加速使物體超過光速,那麼,通過速度疊加是否能夠實現超光速呢?
答案仍然是否定的。假如一列火車的速度為0.9c(c表示光速),有個人以0.6c的速度沿著火車前進方向奔跑,那麼這個人相對於地面的速度會是0.9c+0.6c=1.5c嗎?根據狹義相對論,當速度接近光速時,不能通過這樣的方法把速度疊加起來,而是需要使用如下的公式:
因此,如果u=0.9c,v=0.6c,則合速度w=(0.9c+0.6c)/(1+0.9c·0.6c/c^2)≈0.974c<c,所以合速度並沒超過光速。既然這樣的速度疊加無法超光速,那麼,光速疊加會超過光速嗎?例如,有個人以一定的速度拿著手電筒奔跑,則手電筒發出的光會超過光速嗎?答案依然是否定的。如果u任意,v=c,則合速度w=(u+c)/(1+u·c/c^2)=c。這就是光速的神奇之處,不管跟什麼速度疊加,光速仍然是光速,既不會變大,也不會變小,此即為狹義相對論的兩大出發點之一:光速不變原理。
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