我在光速飛船裡,再開一輛高速車,是不是'超光速'?

之前提到過能達到光速的時候會發生什麼事。

30萬公里每秒,這麼恐怖的速度,實在是無法想象。畢竟人類造出來的物體,最高速度也就是旅行者1號的16.9公里每秒。

而這個速度只是光速的0.00005倍!

光,可真是個神奇的小傢伙啊,它為何能達到這麼高的速度?

我在光速飛船裡,再開一輛高速車,是不是'超光速'?

愛因斯坦說過宇宙真空中的最高速度就是光速,任何有質量的物體速度只能接近光速,無法達到光速。

也就是說任何一個有質量的東西,哪怕是一個質量只有9×10-31kg的電子,也無法達到光速。

當物體越接近光速,那麼物體的質量會趨於無窮大,所以有質量的物體是永遠也達不到光速,只能無限趨近光速。

至於光為什麼可以達到光速,那就是因為構成光的光子的靜止質量為零。

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現在大家都知道光是具有波粒二象性的,不過在1905年以前,科學家們並不知道。

當時因為光的這種特性,科學家們可是鬧得不可開交,自17世紀就有了兩個派系了。

以胡克和惠更斯為首的表示光有衍射現象,認為光應該是一種波。

以牛頓為首的科學家表示光為什麼不像聲波可以繞過障礙物,會產生影子。光的偏振現象也不是波動說能解釋的,所以光其實是粒子。

直到1905年3月愛因斯坦發表了量子論,提出了光量子假說。

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光既是一種波,又是可以分解成無數粒子的。

光並不是像聲波一樣無法分割,而是可以分解成最小的單位,光就是由這些最小的單位構成的,這個最小單位就稱為光量子,也就是光子。

這也是開創量子物理學的開端,這一年,愛因斯坦才26歲,大學畢業才5年。也是1905年這一年裡,26歲的愛因斯坦提出了狹義相對論,開創了物理學的新徵程。

愛因斯坦說光子具有波粒二象性,對於時間的平均值,光表現為波動;對於時間的瞬間值,光表現為粒子性。

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在相對論裡也有提到,光子之所以能達到光速,就是因為光子的靜止質量為零,所以能達到光速。

不過不要認為光子的運動質量也為零,光子是有運動質量的,通過質能方程E=mc2,可以知道m=E/c2,光子具有能量,也有動量。

所以光子在行進過程中是有質量的,有科學家認為光子的運動質量在10的負51次方克。

光子只有一種狀態,那就是動態。也就是說只有動態的光,沒有靜止的光。

光子自誕生起,就已經達到了光速,當然這這是在真空裡的速度,如果在大氣層裡出現的光子,速度就會從光速降低。

當光被迫停止時,那就是轉化成能量的時候,所以也有人說光其實就是一種能量

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那超越光速真的可以實現嗎?

有人假設,我在一個0.99倍光速的飛船上,然後我在行進方向上再開一輛0.02倍光速的車,那我就有1.01倍的光速了,是不是就是超光速了?

答案並不是兩兩相加這麼簡單了,最終的速度極限只能是光速!

這其實就涉及到經典力學和相對論的差異了。

我在光速飛船裡,再開一輛高速車,是不是'超光速'?

曾幾何時,經典物理學創始人牛頓開啟了新的物理篇章,他的經典力學和三大定律讓當時所有的科學家醉心不已,大家都將這些視為真理。

但是到了20世紀初,隨著科學的進步,科學家在研宇宙天體以及微觀的粒子運動時,發現的數據和經典物理學出現了差異。

這時候愛因斯坦提出了相對論,很好的解決了經典物理學所不能解決的現象。

有些科學家不肯相信自己信奉為真理的經典物理學是錯誤的,不斷地反駁相對論,反相的現象直到現在都還有。

我在光速飛船裡,再開一輛高速車,是不是'超光速'?

其實經典物理學也不能說是完全錯的,在低速狀態下還是適用的。

經典力學裡有速度疊加的理論,同一方向的速度可以兩兩相加,這個確實是沒問題的,比如航天器依靠引力彈弓加速的例子。

不過當物體兩兩相加的速度超過光速時,就不是這樣的了,經典力學並不適用於這個範圍了。這個速度疊加不再是單純的加法,而是有非常複雜的運算,運算的極限情況只能是無限接近光速或達到光速。

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不過科學的發展,就是去探索未知的世界,現實中真的無法超越光速嗎?

雖然有如量子糾纏、宇宙膨脹、蟲洞等超光速的現象,但是這些現象都和相對論無關。

就目前的科學技術來看,無限接近光速是能達到的,但是達到的代價太大,物體也僅僅侷限於微觀的粒子。

相信在以後的科技發展到一定程度後,說不定就可以造出光速飛船之類的東西,或者存在於科幻中的超光速曲率引擎等。

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