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為什麼不能超過光速?科學實驗和理論給出了原因:光速是極限

由 小新新娛樂分析1 發表于 時尚2021-06-26

導讀:物質與資訊的運動或傳播速度無法超越光速,是超光速的東西還沒找到,還是人類的科學技術水平還不能辦成這事,為什麼光速無法超越反而成了物理學鐵則?

為什麼沒有物體能達到光速?

如果將宇宙中存在的事物分成兩大類,一般人會把它分為物質與能量,物質通常的理解就是有形有態的東西,原子、或者說組成它的質子中子電子,乃至夸克是物質的根基。能量通常是光、電、動能熱能等,沒有實體但可以對物質的狀態產生影響的東西。

物質和能量看似井水不犯河水,但實際上並非如此,物質與能量最大的區別似乎是質量,但是這個觀點是錯誤的,比如磁場就沒有質量,但它是物質,而光雖然沒有實體,光子卻擁有動量,被光照射到的物質會受到反方向的極微弱的作用力。

動量的單位是kg*m/s,明顯有一個質量單位在裡面,光子也擁有質量,但稍微有一點不同。傳統的質量被稱作靜質量,即靜止時也可以保持的質量,承載光子動量的則被叫做動質量,與運動完全繫結,因運動而存在的質量。

動質量是不是真正的質量呢?動質量就是真正的質量,靜質量擁有的引力與慣性,動質量同樣擁有,所以光沿直線傳播,同時還能被引力所吸引,如此相似,動質量和靜質量是不是存在著某種內在的關聯?

世界的物質可以分為兩大陣營,靜質量與動質量,它們之間是可以相互轉化的,核裂變、核聚變就是靜質量轉化為動質量,核子質量虧損為光和核子動能的過程,而在一定條件下,粒子加速器中高速運動的兩個質子相撞時,會憑空產生一個3倍於質子靜質量的粒子,也是動質量轉化為靜質量的典型例子。

死迴圈

在更高階的物理世界中,能量守恆定律與質量守恆定律必須要組合在一起才是正確的,能量與質量的總量保持不變,能量即質量,質量即能量。千克與焦耳又是如何聯絡在一起呢?愛因斯坦的質能方程e=mc2,e是能量,m是質量,c是光速,透過它們就可以知道一枚光子有多重,也可以清楚地知道一枚粒子與反粒子湮滅能釋放多少能量,同樣也能計算中運動中的物體變重了多少。

運動的物體與靜止的物體,熱的物體與冷的物體,就像眾所周知的一斤棉花與一斤鐵一樣,前者質量都更大些,運動越快能量越大,動質量也就越大,只要是有靜質量的物體,加速就是不斷吸附總質量的過程,因此物體的速度越快質量就越大。

但這會導致一個死迴圈,給更大質量的物體加速需要消耗更多的能量,填入更多能量的結果就是質量變得更大,更難加速,當速度接近一個極值的時候,無論多大的能量投入都只能令其速度增加一點點,而且就算是這一點點的增量要想再來一次,都需要填充比上一次指數級暴增的能量,從而死迴圈無底洞。

結論:

擁有靜質量的物體其運動速度存在上限,在那個永遠達不到的速度下,運動物體的總質量無窮大,比全宇宙所有的恆星黑洞物質加在一起都要大,光速無法超越並不是因為科學家尚沒有找到超光速物體。

想要達到光速,自然就是甩掉靜質量,比如靜質量極小的中微子其速度已經極其接近光速,而光子是目前已知唯一沒有靜質量的獨立粒子,是它定義了宇宙的速度上限,定義了時間,定義了空間,定義了質量,即光速定義了一切。

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