发布时间:2017-10-13 15:56:54 文章来源:互联网
微博 微信 QQ空间
    接近光速是有可能,但是对于静止质量不为零的物体,光速是不可能达到的,超光速运动更是不可能,光速是目前我们所知不可逾越的速度。很多人可能会想,根据牛顿第二运动定律F=ma,只要给物体持续一个推力,其加速度就会大于零,物体就能一直加速,超过光速根本不是问题。然而,牛顿第二运动定律只能应用于低速的情况,当物体的运动速度很高时,必须要考虑狭义相对论的质速效应:

    从公式中可以看到,物体的质量与速度呈正相关,所以推力和加速度并不是一个简单的正比例关系,牛顿第二运动定律在高速时不再适用。随着物体的速度逐渐趋近光速,其质量趋于无穷大,接着加速所需能量无限多。因此,只要物体拥有静止质量,光速就不可能达到,更无法逾越。既然无法通过不断加速使物体超过光速,那么,通过速度叠加是否能够实现超光速呢?
 
    答案仍然是否定的。假如一列火车的速度为0.9c(c表示光速),有个人以0.6c的速度沿着火车前进方向奔跑,那么这个人相对于地面的速度会是0.9c+0.6c=1.5c吗?根据狭义相对论,当速度接近光速时,不能通过这样的方法把速度叠加起来,而是需要使用如下的公式:
 
    因此,如果u=0.9c,v=0.6c,则合速度w=(0.9c+0.6c)/(1+0.9c·0.6c/c^2)≈0.974c<c,所以合速度并没超过光速。既然这样的速度叠加无法超光速,那么,光速叠加会超过光速吗?例如,有个人以一定的速度拿着手电筒奔跑,则手电筒发出的光会超过光速吗?
 
    答案依然是否定的。如果u任意,v=c,则合速度w=(u+c)/(1+u·c/c^2)=c。这就是光速的神奇之处,不管跟什么速度叠加,光速仍然是光速,既不会变大,也不会变小,此即为狭义相对论的两大出发点之一:光速不变原理。

另一视角

换一换