一个圆在一条斜线上无限下滑,有一天它的速度会超过光速吗?

柠檬游戏圈

根据相对论,物质的速度不可能超过光速。有很多人设想过很多“超光速”的情景,比如两个接近光速运动的飞船相向运动;比如骑着自行车向前,自行车后面绑一个向后照射的手电筒……这些“超光速”情景无一能够超光速,并且类似的这些设想本身就比较低级。

回到球沿斜面向下滚这个情景,假设斜面足够长,球向下滚的过程中速度会逐渐增大。按照相对论的质量速度关系,速度越大,球的质量也就越大,相应的球的动量或能量也就越来越大。如果速度达到光速,则需要无穷大的能量。

球从斜面上向下滚,增加的动能是由其他形式的能量转化而来的。如果是在重力场中向下运动,则是重力势能转化为动能。没有哪个引力场有无穷多的能量可以提供给那个球,球的速度永远不可能达到光速。

如果一个球从很远很远处无初速落向地球,在其运动过程中不考虑其他星球引力的影响,则球落到地球上的速度会是地球的第二宇宙速度。这是可以通过列方程计算出来的,引力势能转化为球的动能,-GMm/r=½mv²,代入数据可计算出这个速度约为11.2km/s。这个速度和光速比起来还是很小的,完全可以不必考虑相对论效应。即使落到太阳表面也不必考虑相对论效应。

如果是落进了黑洞,按照经典理论,黑洞的逃逸速度会超过光速。不过,黑洞附近的引力场非常强,此时必须用广义相对论来计算问题,物体落入黑洞时速度仍然不会超过光速。光在真空中的速度299792458m/s是物质的极限速度,这一规律目前没有一丝动摇。


刁博

这个假设非常的不严谨。往下,这是一个相对概念,滑,这是一个不准确的动作表述,没有限制条件,就是一直这种说法,整个命题连回答的可能性都没有。你的意思应该这样表述:假设在没有大小限制绝对真空环境下,一个表面无限接近正球体的光滑物体,在一个无限平滑但倾斜向一个方向的物体表面,在一个初始力的作用下从相对高的端点开始向相对低的方向滚动,如果忽略两个物体之间的摩擦力,假设球形物体被一个恒定垂直于平面物体接触面的力稳定保持在平面上,那么该球形物体的滚动轨迹是否可以判定为持续加速的直线运动?如果不限制平面大小,那么球形物体是否有可能在该环境中,在该运动系统永远持续稳定不变的情况下,经历足够的时间,其滚动的速度最终达到或超过目前已知物体运动速度上限的光速?


Comfunny

那么问题来了,它为什么要下滑?就算给它初速度,那它为什么会加速?不要说地球引力,因为引力作用不可能让他滑无限长,地球本身都是有限大的,它提供不了无限长距离的加速度。所以这个假设本身实现不了。就好比说中国男足如果能战胜世界第一的话是不是可以成为新的世界第一?如果假设成立,结论当然成立,问题是假设不成立!


王大伟老师

这个问题其实很好回答。

首先思考为什么光速是宇宙的极限速度。因为根据相对论的解释,想要物质达到光速需要无穷大的能量,这是极限概念。不存在大于无穷大的能量,自然也不存在超光速的概念。

回来思考这个问题,说白了就是人为假设存在比“无穷大”更大的能量,自然就可以超过光速。比如一根无穷长的杆子,转动一下,杆子一端的速度完全可能超过38万公里/小时,可是存在无限长的杆子和推动它转动的力量吗?


第十四使徒-ZEREL

你的提问非常不严谨,应该问对一个物体一直施加恒定方向方向恒定大小的力,在不考虑其他因素的情况下,该物体能否超光速?

结论很明显。因为物体会随着速度越来越快,质量会越来越大。物体的部分动能会转变成质量,如果不断持续,你就能得到一个黑洞。而无法超越光速。


分享到:


相關文章: