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為什么說(shuō)光速是宇宙最快的速度?

 大隆龍 2017-08-19

對(duì)于任何攜帶能量和信息的物質(zhì),光速是它們的運(yùn)動(dòng)速度上限,這是由愛(ài)因斯坦的狹義相對(duì)論所限制的。狹義相對(duì)論禁止超光速,真空中的光速是宇宙最快的速度,其精確值為299792458 m/s。

當(dāng)擁有靜止質(zhì)量的物體運(yùn)動(dòng)時(shí),它的質(zhì)量也會(huì)隨之增加。雖然這聽(tīng)起來(lái)有悖常識(shí),但事實(shí)確實(shí)如此,因?yàn)槿粘I钪械乃俣榷际沁h(yuǎn)低于光速,相對(duì)論效應(yīng)非常不明顯,所以我們很難察覺(jué)。具體我們可以看一下物體的運(yùn)動(dòng)質(zhì)量公式:

M為運(yùn)動(dòng)質(zhì)量,m為相對(duì)靜止質(zhì)量,v為運(yùn)動(dòng)速度,c為光速。

如果物體的速度為120 km/h,通過(guò)計(jì)算可知,物體的質(zhì)量增加了0.000000000000618%,這樣的質(zhì)量增加基本可以忽略不計(jì),所以我們很難有所察覺(jué)。然而,如果速度足夠接近光速,物體的質(zhì)量將會(huì)顯著增加。例如,一部質(zhì)量為150克的手機(jī)在達(dá)到光速的99.9999999%時(shí),它的質(zhì)量將高達(dá)3.4噸,此時(shí)的相對(duì)論效應(yīng)非常顯著。

總之,物體的運(yùn)動(dòng)速度越快,其質(zhì)量就越大,繼續(xù)加速所需的能量也越大。如果速度無(wú)限趨近于光速,物體的質(zhì)量將趨近于無(wú)窮大,想要使物體繼續(xù)加速,就需要無(wú)窮大的能量。顯然,這是不可能的,所以物體的速度永遠(yuǎn)不會(huì)達(dá)到光速,更不會(huì)超過(guò)光速。

另外,從上面的公式也可以看出,如果速度大于等于光速,這個(gè)公式將變得沒(méi)有意義。因此,光速是宇宙最快的速度,任何擁有靜止質(zhì)量的物質(zhì)都無(wú)法達(dá)到或者超過(guò)光速。

自誕生以來(lái),狹義相對(duì)論已經(jīng)通過(guò)了諸多的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn),人類至今也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何超光速的物質(zhì),因?yàn)檫@正是狹義相對(duì)論所禁止的。

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