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为什么光速无法超越?

   关于为什么不能超过光速,这可能对于有些人来说是个新鲜事,但是如果你熟悉爱因斯坦的相对论以及最著名的公式E = mc^2,你就会理解这个方程所施加的限制。


关于为什么不能超过光速,这可能对于有些人来说是个新鲜事,但是如果你熟悉爱因斯坦的相对论以及最著名的公式E = mc^2,你就会理解这个方程所施加的限制。


但究竟是为什么光速无法超越呢?


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科幻小说中的翘曲速度、超空间或其他能使飞船超光速的方式可实现长距离跨越,不幸的是,物理学表明科幻小说不能成为科学事实,因为我们永远也无法超过光速。


物理学家们讨论的光速是指光在真空中传播的速度,比如在外太空。这个速度简称为“c”,为299792458米/秒(约每秒30万千米)。



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爱因斯坦的著名质能方程

为什么不可能超越真空中的光速呢?答案是爱因斯坦著名的质能方程。这个方程表明质量(m)和能量(E)是等价的。这意味着物质的质量越大,则其蕴含的能量就越大。


至关重要的是,这也意味着物质所含能量越大,那它也越重。运动是一种能量(动能),所以物质在运动时的质量要略大于相对静止时的质量。例如,如果你以100英里/小时(约160.93公里/小时)的速度扔出一个球,那此时它的质量会增加0.000000000002克。


显然,这个增加量很小,但随着速度越来越接近光速,质量的增加将会变得巨大。如果一艘宇宙飞船以90%的光速飞行,那它此时的质量是飞船相对静止时的两倍。这意味着引擎必须加倍输出才能使飞船加速前进。


飞船的速度越高,其能量也越高,质量也就会变得越大,从而需要更多的能量使飞船加速。同时飞船内的一切也变得越来越重,静止时只有14克左右的手表,现在将重约36吨。


如果一艘宇宙飞船到达光速将会变得沉重无比,并且将需要无限多的能量来使其前进,显然这是不可能的。这就是为什么没有任何东西可以达到光速,更不用说超过光速。


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有方法来解决这个极限吗?

有一些方法能解决这个问题。一些科学家认为诸如速子(或称快子、超光速粒子)等没有质量的粒子可以超过光速,光速是这些粒子的最慢速度。然而,这些纯粹是假想的粒子,而且可能实际根本就不存在!


如果你有方法直接跳跃长距离空间到达一颗遥远的恒星,那就有可能超过光速。


举个例子,如果你可以折叠或扭曲空间,你就可以从一个空间直接跳跃到另到一个空间,而不需要穿越其间的距离,也许在时空的结构中就存在一种能够穿越其中的虫洞,这样就能实现超光速旅行。




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