光速无法被超越,其根本原因是什么?

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在相对论之前,并没有光速不能被超越的说法,甚至连光速恒定都是一种难以接受的概念。

而今天这个问题实质上就是在问:光速为什么会恒定,因此光速不可超越是基于这个原理被推导出来的。

那么光速为什么会恒定呢?(也就是在任意参考系中测量的光速都是一个定值,约30万公里每秒)

很遗憾,人类并不知道最本质的原因。

爱因斯坦只是将其当做不需要证明的原理使用,才有了狭义相对论,而后的一些列相对论验证实验都没有出现差错,所以光速恒定原理就一直被大家所认可着。

其实这也是没有办法,虽然物理研究就是用来研究自然、研究咱们所处的世界,但这并不意味着我们可以了解到宇宙的最本质运行规律,虽然我们一直在往这个方向上走。

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赛先生科普


施郁

(复旦大学物理学系)

根本的原因是:原因和结果的时间顺序不可颠倒。

对于同一个事件,从一个惯性参照系的坐标变换到另一个惯性参照系,关键的因子是洛伦兹因子。如果两个惯性参照系的相对速度超过光速,那么洛伦兹因子变为虚数。这是不允许的,因为一个惯性参照系的实数坐标必须对应在另一个惯性系的实数坐标。

假设某个事件引起另一个事件,或者某个信号从某地传送到另一地。这里有个确定的时间顺序。如果两个惯性参照系之间的相对速度超过光速,那么时间顺序在这两个惯性参照系中就不一样。也就是说,对于第一个事件引起第二个事件,在第一个惯性参照系中是第一i个事件发生在前,第二个事件发生在后,然而,在第二个惯性系中,却是第二个时间发生在前,第一个事件发生在后。然而第一个事件是第二个事件的原因。为了杜绝第二个时间先于第一个事件发生,任何惯性参照系相对于第一个惯性参照系的速度都不能超过光速。


物理文化与施郁世界线


根据爱因斯坦狭义相对论,光速有两个基本特性,一是光速极限,不会被超越;二是光速不变,不会被叠加超过。

通俗的解释就是,世界上没有任何有静止质量的物体能够超过光速运行,一个质子也不行,因为如果达到光速,这个质子的质量就会变得无限大。宇宙质量也不是无限的,这就是一个悖论。实际上就是说有静止质量的物体超过光速,这个世界就会崩溃。

关于光速不变,不被叠加和超越适用洛伦磁变换公式。

在低速运动中,速度叠加是正常的,适应伽利略变换公式,即C+C=2C。

但基于光速不能叠加不能超越的原则,在高速惯性系里,当速度接近光速时,这个公式就是错误的,就应该采用洛伦磁变化公式了。

表示为: u=(u'+v)/[1+u'(v/c^2)] 说明:u’是物体1相对于参考系(就是观查者)的速度;v是物体2的速度(同上)那么u就是物体1相对于2的速度。 以上公式可以看出,当u'与v都趋近于光速时,u=(约)(c+c)/[1+c(c/c^2)]=2c/2=c,所以上面说的c+c=2c是错的。 当u'与v都远小于光速时,u=(u'+v)/[1+u'(v/c^2)]=(u'+v)/[1+0]=u'+v也就简化为伽力变换了。

爱因斯坦关于光速无法被超越的理论提出来后,100年过去了,经过了无数的实验和观测验证,都无法推翻这个理论。

这是基于这个世界的观测实际来确定的。

100年来,对于光速的基本性质有了几个重要的共识,一是光速,每秒钟在真空中的传播速度为299792458m/s,就是约30万公里;

二是没有发现任何超过光速的玩意;

三是光的传输是通过光子进行的。光子是一种量子,叫光量子,它有着量子的所有特性;

四是光在不同的介质中有不同的传播速度。

除了这些实证,光速不被超越的根本原因是什么呢?时空通讯有一个想法,不一定对,提出来供大家讨论。

这就是光是人类认识这个世界最重要的工具,是人类看到一切事物的媒介,如果还有比这更快的速度,我们就无法认知这个事物,这个世界就有很多我们无法认知的东西。

当然时空通讯所说的这个世界是我们可以认知的三维空间世界,不包括我们无法认知的其他维度空间事物,那种超时空的东西只有在科幻中存在。

我们知道,我们看到的所有东西都是基于光的作用,如果没有光,这个世界一片漆黑,我们就像一个盲人,无法直观的了解这个世界的任何形象。

所以是光把世界的所有模样以光速送入了我们的视网膜,视网膜通过视神经传输到我们的脑海然后经过复杂的合成过程,让我们认识到这个世界。

1米远的物体经过299792458分之一秒传到我们的视网膜;1公里远的物体经过299792.458分之一秒的时间传到我们的视网膜,1光年远的天体经过1年的时间传到我们的视网膜,或许说我们看到的星体永远是1年前的样子。

同理,100光年、1亿光年远的星球需要经过100年、1亿年才传到我们的视网膜,

我们看到的星球是100年前或者1亿年前的样子。

我们想想,如果有一个传播媒介高于光速,那这个世界是什么样子了?我们人类迄今为止认识的这个世界还算数吗?是不是整个人类认知和理论都要推翻呢?

这或许就是光速无法超越的根本原因?

时空通讯观点,欢迎点评讨论。


时空通讯


光速无法被超越的根本原因是光速不变原理,而至于为什么光速会有不变性,目前还不清楚。

麦克斯韦先是从电磁场方程组中推导出光速不随参照系的变化而变化,此后迈克尔逊和莫雷所做的光干涉实验证实了这一现象,再后来爱因斯坦把这种现象总结为光速不变原理,并由此创立狭义相对论,最后推导出任何东西都无法超光速。但遗憾的是,我们现在还不知道光速不变原理背后隐藏着什么深刻的原因。

这里简单说一下光速不变原理的含义,举个例子,一辆列车以某一速度相对于地面运动,同时列车向着前方发射出一道光,那么,不管是列车上还是地面上的静止或者运动的观察者,他们测出这道光相对于他们的运动速度都是相等的光速,不会出现大于或者小于光速的情况。

基于狭义相对论,爱因斯坦推导出了质速关系。根据这一关系,对于拥有静止质量的物体来说,在它们的速度趋近于光速的情况下,运动质量将会变得无穷大,这使继续加速变得不可能。而对于没有静止质量的物体来说,它们的运动速度只能是光速。因此,光速无法被超越。虽然光速不可超越不能被完全证明,但有足够的证据可以支持这样的推论,例如,强大的大型强子对撞机都无法使质量极小的电子(9×10^-28克)加速到光速。


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其根本原因是到目前为止,人们对光的本质认识不清!光既像粒子又像波,其实光既不是波也不是粒子!光到底是什么?没有人知道答案!

引力、场(电场、磁场等)的本质一样没有人知道!



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光子论很垃圾,首先光速是一秒30万公里,一个手电筒筒,可以连续照射几个小时,其间发出的光子有多少,占据的空间有多大,哪怕一个光子质量很小,所发射得光子数量加起来质量也大的吓人。所以光根本不可能是粒子,只能是波。也就是说光不可能是物质,只是一种能量。光是波为什么可以做镜面反射呢?人们有种误解,认为波就像正余弦曲线一样,碰到物体无法做镜面发射。但是请别忽略了另一种波,纵波,纵波的波形我们很难用图表展示,但是我们熟知的音波和地震波都有纵波和横波构成,光波也一样,不单有横波还有纵波。横波🈶️衍射性,纵波有直射行,其实纵波有很强的直射性,可以作镜面反射,超声波就有很强的直射反射能力,可以做回声定位,声纳就是利用这一点来测绘地形。光波也一样,波长越短,直射能力越强,直射能力越强,可以作镜面反射,波长越长,横波性能凸显,衍射能力越强。所以,现在的物理学上的黑洞理论纯属搞笑,物理学现在也没几个正经懂的人。


用户85763039352


科学还没有发展到可以解释宇宙中一切现象背后原因的程度,现在还有很多是目前的科学解释不了的,光速问题就是其中之一


人类目前只知道光速是宇宙中的极限速度,任何有静止质量的物体都不可能达到光速,更不能超过光速,因为根据相对论物质的速度越快质量就越大,而一个有质量的物体想达到光速就需要无限大的能量才行,达到光速之后这个物体的质量也就变成无限大了。

而整个宇宙的质量和能量都是有个准确数的,虽然这个数字很大但是和“无限大”比起来还是小巫见大巫的,所以有静止质量的物体达到光速是不可能的,因为那时候它的质量是无限大,而宇宙的总质量都是有限的,所以不能达到光速不然宇宙会崩溃。

很多人都以为两束光的相对速度是两倍光速,但事实上两束光的相对速度还是光速,因为在计算光之间的相对速度时已经不能用牛顿时代的相对速度公式了,而是要用到洛伦兹变化,因为牛顿时期的物理学只是描述宏观低速状态下的物体运动状态,而告诉物体的运动状态则需要相对论来描述。

我们现在只知道光速是宇宙中的基本常数,光子能达到光速是因为其静止时的质量为0,如果光速不可超越被打破了,那么整个宇宙就全错了。

光速不可被超越可能是我们这个宇宙的“规定”,就好像1+1=2一样牢不可破


宇宙探索未解之迷


仔细研读了各位老师的真知灼见,感觉很多问题没有说透,总有一层纱蒙面的感觉。下面我也谈谈自己的一点想法,仅供参考。

“光速无法超越”这个结论不在于谁说的,它是根据洛伦兹变换在实数域有意义推论出的结果。如果一个物体的相对运动速度大于光速c,其在运动方向上的长度相对于参考系就变成了虚数。因为我们认为自己生活的空间是一个实域空间,虚数不为其所容。反过来,就得出来结论,在我们生活的三维空间+时间的时空中,不能存在超过光速的运动存在,光速是这个时空的极限,因为速度等于光速c,洛伦兹变换公式的分母等于0,意味着运动方向的长度将会是无穷大,这也不符合我们生活的时空的现实。洛伦兹变换是基于著名的迈克尔逊-莫雷实验得出一种解释,有一定实验基础证实。

但是以洛伦兹变换为基础,真的就不能有超光速的解吗?在全域时空中超光速解是合理的。所谓全域时空,是维度多于我们所熟知的三维空间+时间的时空的时空观。在我们的时空中,出现了一个虚数的解,意味着这个值是正交于我们时空的一个新维度上值。虚数单位i的几何意义可以理解为转过90度。简单一点讲,如果这个值是长度,这个长度将存在与第四(除长、宽、高外)维度上。换句话说,超光速实际上是拓展到了更高维度的时空中。

由此看来,光速c只是我们超越现有时空的“门槛”而已。但在现在的时空中要越光速也是十分的不易,首先就要翻越速度等于光速时长度和质量都将是无穷大的“高山”。这样的翻越,需要无限大的能源,这是不现实的。所以只能是另辟蹊径。


笑看风起云涌花谢花开


我们都知道光速无法被超越,简单来说就是物体的速度越大,质量就越大!而当物体的速度无限接近于光速时,就需要用无限大的能量让其加速,所以这是不可能的,有质量的物体不可能达到或穿越光速!

这里质量指的是静质量,而光本身没有静质量,只有动质量,也就是说只有光子能以光速飞行,并且光不是从0加速到光速的,没有任何加速过程,一开始就是光速!

关于运动物体的质量到底如何如何计算,有一个简单的公式如下:


公式非常简单,可以看出,当物体处于静止状态时(相对静止),也就是v等于0,那么两个质量是相等的。如果v等于光速c,公式讲变得没有意义,大于c更没有意意义!

这个公式看起来简单,但凝结了很多物理学家的心血,其中隐藏着很多奥秘!如果你详细了解公式的诞生过程,你会对光速,时间,质量本身有这更深刻的了解!

当然这个过程中的不是三言两语就能说清脆的,有兴趣了解的朋友可以去常识了解以下几个概念:伽利略转换,洛伦兹转换(会彻底颠覆你的宇宙时间观),当然还有爱因斯坦的狭义相对论,后面两个是息息相关的!

当然,最近十几年,不断有科学家声称发现了的一些神秘的粒子,比如说快子,还有虚粒子,它们可以以超光速运行,甚至它们最慢的速度就是光速。但目前并没有可靠的实验证据证明它们的存在!


宇宙探索


光速不能被超越是理论性错误,技术性限制!没有任何宇宙定理限制速度不能超越光速!科学家或物理天文学家的核心任务就是学习前人的科学成果然后创造更接近真实的新理论,爱因斯坦、牛顿等等都是在做这样的事!既然碰触物理天文,还是要有自己的见解比较好!

1,光速很难被超越,并不是物体速度加快质量增加,而是物体速度越来越快,持续加速至光速需要很大能量(所需能量是有限的,核能即可满足);

2,要想把物体加速至光速要求动力引擎工质的喷射速度要超光速,就如同一个时速30公里的人是不可能推动物体超过30公里时速运动一样;

人类现有的动力系统在接近光速的时候都会失效,不能再提供有效的推进力,基于此,最新研发的循环工质引擎在速度达到光速时依然可以产生有效推力,理论推算,以现有技术水平可在3年内加速至光速,6年内加速至2倍光速,需要可持续10年的能源系统,功率30千瓦!


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