为什么光速不能超越?

为什么光速不能超越?

最佳答案光速不可超越因为有质量的物质都不可能达到光的。

光速是指光让困局波或电磁波在真空或介质中的传播。真空中的光速是目前所发现的自然界物体运动的最大。物体的质量还跟它运动的有关(前提是物体的要相当大,能跟光速能比较,比如说光速的1/4),物体的质量将随着的增大而增大,当物体的接近光速坦让时,它的质量将趋于无穷大,所以有质量的物体达到光速是不可能的。

1905年,爱因斯坦提出狭义相对论,认为以太不存在,光速不变并且无法被超越。

其中关于不能超光速准确的描述如下:有静止质量的物体永远达不到光速,理论上只能无限接近于光速,光子由于没有静止质量可以为光速真正意义上物体的运动是不会超越光速的,而且光子是没有静止质量的,光也就没有静止质量的。

一个著名的实验——迈克尔逊-莫雷实验!迈克尔逊-莫雷实验是1887年迈克尔逊和莫雷做的用迈克尔逊干涉仪测量两垂直光的光速差值的一项著名的物理实验。

但结果证明光速在不同惯性系和不同方向上都是相同的,由此否认了以太(绝对静止参考系)的存在,从而动摇了经典物理学基础,成为近代物理学的一个发端尺手,在物理学发展史上占有十分重要的地位。

为什么光速不能超越呢?

最佳答案人类诞生于数毁哗颤百万年前,自从人类诞生后就开始了对这个世界的不断探索。可是古时候由于没有发达的交通工具,依靠出门基本靠走的,能够探索的区域也是非常有限的。

随着人类走进科技时代之后,交通工具不断更新,也越来越快,终于让我们能够走遍地球的各个角落,对这个世界也有了更多的认知。由此可见,才是王者,只要有了不断提升的优势,我们就可以走遍地球的每一个角落,同时也可以走出地球探索宇宙。

过去的人们认为是没有上限的,它可以无限提升。可是随着人类科技的不断进步,科学家发现原来也是有极限的,这个极限就是光速。光速在物理学中是一个常数,为什么物体的无法超越光速呢?

早期的科学家,伽利略和胡克等认为,光子在太空中的运动是绝对最大值,是终点,而且所有物体的运动都不能逾越光速。这是最早提出光速是极限值的时期,1676年,丹麦科学家奥拉夫·罗默有史以来第一次估计了光速,而且估计值与光速的真实值比较接近,即:220 000公里/秒。后来,随着对光的研究,人们对光速的数值有了更精确的估计。例如,科学家詹姆斯布拉德利,利用光的畸变这一原理,证明了光速的有限性,并计算出这一数值为308 000 km / s。

在19世纪,法国科学家阿曼德斐索在实验室中得到了一个比较准确的光速值,即:313,000公里/秒。1950年,根据某种原理,来自瑞典的科学家贝奇斯传德也测得了一个光速值,即:299 793.1 km / s。

再后来,随着具有稳定辐射频率的激光光学装置出现后,它能记录光子的准确,即:299 792 458 m / s。但是,这是一个极限值,即使到今天,有了足够的先进科学技术,我们也不能逾越这个值,那么,这个光速值为什么无法突破呢?

爱因斯坦提出了相对论,提出了有质量的物体,它的只能无限接近光速而无法到达,宇宙中唯一能够达到光速的物质是光子,原因就是光子没有质量。因此我们观测到的星空深处的天体或其它宇宙现象,其实都是过去的情况而不是现在的。比如我们观测到5000光年外的超新星爆发,其实是5000年以前的景象,原因就是光子从5000光年外到达地球需要5000年。

光子的能够达到光速,可是它仍然无法突破光速。而有质量的物体之所以只能无限接近光速,原因就是当物体的不断增加的时候,它的质量也在不断增加,接近光速的时候,它的质量达到了芦凯无限大,需要的能量也是无限大。而理论上是不存在无限的质量和能量,自然有质量的物体也只能无限接近光速。

当科学家知道物体的极限是光速的时候,对于探索宇宙也充满了迷茫。要知道浩瀚的宇宙大到我们无法想象,现在我们的可观测宇宙范围达数百亿光年,如此广阔的范围,即使以光速飞行,我们想要探索穿梭,也需要至少数百亿年的时间,更不说这个范围只是宇宙的冰山一角,真实的宇宙范围有可能远远超越这个数字。

如果光速无法突破,那人类将永远不可能有希望探索整个宇宙,甚至我们想要探索整个银河系也基本不可能,银河系的直径至少10万光年,飞船以光速飞行还需要10万年才能横穿。物体的极限是光速,那么宇宙中真的不存在超光速现象吗?

答案是否定的,自从爱因斯坦提出相对论之后,时空的概念成为了科学家研究探索的重点。同时科学家也在宇宙中发现了一些超光速现象,比如宇宙大爆炸之后的膨胀就超越了光速。既然宇宙中存在超光速现象,那么光速就有可能突破。

可能很多人会说,如果光速能够突破,那不是和相对论相悖吗?事实上它们也并不相悖。相对论中的光速无法突破是在静止宇宙中的极限。可是时空理论告诉我们,这们的宇宙并不是平坦的,而是一个类似于宇宙薄膜的结构。

物体的无法超越光速,可如果利用时空弯曲,就有可能让物体的突破光速。这一点类似于地球上的冲浪,冲浪的时候,脚下的冲浪板是不动的,真正带动它前进的是一个接一个的浪。浪的波动带动着冲浪板快速前进,而且这种非常快。

宇宙的时空弯曲就类似于冲浪,通过时空的纤败弯曲带动飞船超光速前进。科学家称这种航行模式为曲速航行。当然,正常情况下,宇宙是平稳的静止状态,不会出现弯曲。要想让时空弯曲,需要强大的能量激发,只有强大的能量才能够改变飞船周围的时空结构,让其发生弯曲,从而带动飞船超光速飞行。

科学家提出的虫洞理论,其实也是一种曲速航行模式,它是利用强大的能量打开通道,这个通道就是利用了时空的弯曲强行在宇宙膜上打开一个通道,这个通道连接着两个不同的空间,进入虫洞航行也相当于飞船进入了冲浪波里,由时空波带动着飞船快速前行,它的远超过光速。

相信不少朋友看科幻小说,里面的星际文明在宇宙中穿梭是利用跳跃来进行的,这种跳跃和曲速航行是的,利用的也是空间的弯曲。具体的方法就是让飞船快速航行,越来越快,无限接近光速的时候,就可以利用产生的巨大能量打开虫洞,然后进行跳跃,瞬间到达遥远的星空深处。

当然,超越光速的飞行对于人类来说还太遥远,我们现在连亚光速飞行都无法做到。人类在未来首先要突破的是亚光速飞行,只要实现的亚光速飞行,我们才能够走出太阳系,探索周边的星系。而只有实现了亚光速飞行,才有希望更进一步,实现光速飞行直到最后的超光速飞行,这是需要一个漫长的过程。

光速无法被超越,其根本原因是什么?

最佳答案光速一直以来都是一个老生常谈的话题,我们也会经常在科幻电影中看到利用虫洞或其他技术让飞船实现亚光速飞行进行星际旅行,不过以目前的科学理论来说,这些科幻技术是不可能实现的。

光速每秒299792458米,是宇宙中物质运动瞎嫌的上限,而光速不可超越则是出自于爱因斯坦的狭义相对论。在狭义相对论中提到:有质量的物体是不可能超越光速的,只能无限地接近光速,却永远都无法达到光速。

狭义相对论。

首先从要从爱因斯坦的质能方程E=mc²说起。在此方程中,物质的质量m和能量E是等价的,即物质的质量越大,其能量也就越大,同时也意味着物质所含能量越大,那它的质量也就越大,这也就是说当越来越接近光速的时候,质量将会增加。

当一艘飞船以90%的光速飞行,那它此时的质量是飞船相对静止时的两倍,并且还意味着其引擎也要加倍输出才能使飞船加速前进。

即一个物体的运动越大,其质量就会越大,那么维持其高速运行时所需的能量也就越大,当物体接近光速时,其维持接近光速运动的能量就趋近于无穷大,也就是质增效应,因此物体不可能达到光速。

其实从这个公式中,我们也可以发现,当物体的v为光速的时候,代入公式,分母为0,在数学中,这种情况下代表的是无穷大,也就是说这个时候,物体的质量是无穷大。

而当物体的超过了光速,根号里面的值就变成了复数,分母中的结果会产生虚数,而实际中,虚数的存在是没有实际意义的,因此不允许物体超过光速。

那为什么光可以达到光速呢?

光具有波粒二象性,从波的角度来看,光子具有两种可能的偏振态和三个正交的波矢分量,决定了它的波长和传播方向;

而从粒子的角度来看,光子静止质量为零,电荷为零,半衰期无限长。在相对论中,光子由于无法静止,所以它没有静止质量,只具有相对论质量(动质量),因此光子能够以光速运行主要是因为其静止质量为零。

但宇宙中也存在着一些超光速现象,并且也没有违背相对论,因为在相对论所中描述的”光速不能被超越”有个前提条件,那就是有质量的物质不能达到光速。

一、量子纠缠

指的是“A”和“B”两个粒子互为纠缠状态,如果将这两个粒子放置在相距几百亿光年的宇宙两端,只要A做了一个动作,B则会和A同步做相同的动作,反之亦然,这种信息传递被科学界认为是超光速的。

二、宇宙膨胀

根据当前的主流理论,宇宙来源于138亿年前的一场大爆炸,但我们目前可观测的宇宙半径为460亿光年,也就是说在过去的138亿年中,灶神纯宇宙至少膨胀了460亿光年,这样计算的话,宇宙膨胀的至少为光速的3倍多。考虑到宇宙的实际大小还要远大于930亿光年,所以宇宙膨胀的还要快的多。

三、虫洞理论

虫洞(爱因斯坦—罗森桥)在上世纪30年代由爱因斯坦提出存在于宇宙之间一种连接两个不同宇宙时空的便捷通道,科学家也都对此隐咐抱有很浓厚的兴趣,因为虫洞可以作为“超光速”星际旅行的一种方式,而且虫洞理论也并没有违背相对论,因为它是通过改变空间结构来实现超光速的。

目前人类所创造的极限是由粒子对撞机中实现的,粒子加速器的原理是利用电场加速粒子,使用磁场将带电粒子控制在加速环中加速,即磁场、加速环越大,粒子获得的能量也越高。

在实验室内,大型强子对撞机中质子获得的能量是6.5 TeV,已经达到了0.9999999896c,299,792,455 m / s,而一个电子要比质子轻1836倍。

人类有史以来最快的加速粒子是在LEP电子对撞机中实现的,其获得的能量为104.5GeV,达到了0.999999999988c,299,792,457.9964m/s,仅仅比真空中的光慢3.6毫米/秒。

总结

在爱因斯坦的狭义相对论中所提到的光速不可超越,指的是任何有质量的物体都不可能在真空中达到光速,即光速是物质运动的极限,而非物质世界的并不受光速影响。如今,人类在宇宙中所发现的超光速现象其实都是与空间有关,并不违背相对论。

我们通过阅读,知道的越多,能解决的问题就会越多,对待世界的看法也随之改变。所以通过本文,一束青草相信大家的知识有所增进,明白了为什么不能超光速。