超过光速的想法可不可以被实现?

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任何具有质量的粒子的运动速度都不可能超过光速,题主的推论来源于牛顿力学。对于低速运动物体,我们一般应用经典物理的牛顿力学,只要我们施加作用力F,就会产生加速度a,那么随着时间增加, v=at, 它的速度就会不断增加。这里在低速情况下,我们不用考虑运动物体质量随速度的变化。

然而,在速度和光速相比拟的时候,我们就必须应用爱因斯坦的相对论来解决。相对论是现代物理学的基础,由爱因斯坦在1905年完成了6篇奇迹般的论文,其中一篇就是狭义相对论。

狭义相对论指出,当物体的运动速度越大时,它具有的质量会越来越大,当物体趋近于光速时,它的质量会变化到无穷大。这在经典物理里无法想象,所以刚提出的时候,世界上很少有人能理解相对论。

根据狭义相对论,相对于静止质量m,运动物质的惯性质量和速度之间的关系,由下面的公式来计算。

里面m是静止和低速时的惯性质量,M是高速运动的相对论质量,c是真空中的光速,也就是30万公里每秒,v就是高速运动物体的速度了。

由上面公式可以推导出,当物体速度接近光速时,它的质量将会急剧增大,这个时候施加的作用力,产生的加速度会越来越小,直至忽略不计。所以,任何物体的运动速度都不会超过光速C。

那么为什么光子可以以光速前进呢,因为光子的静止质量为零,所以光子才不受质量的束缚,可以瞬时加速到光速。所以任何具有质量的粒子的运动速度都不可能超过光速。

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当一个物体接近光速时,它的质量接近无穷大,加速该质量所需的力也接近无穷大。所以,宇宙中永远不会有足够的力量来达到光速。


构成光的基本量子粒子光子是无(静止)质量的,因此光子确实以光速传播。对于给定的波长,它们的能量是恒定的,随着波长的变小,能量也随之增加。

这些结论都是用爱因斯坦的狭义相对论模型推导出来的。但真正有趣的是爱因斯坦是如何得出这个结论的。

假设两艘宇宙飞船正从相对的方向奔向一个行星,假设每艘飞船的速度都是光速的一半,那么它们的相对速度就是光速。

假设这个行星上还有第三个观察者。

现在假设宇宙飞船和观察者都成直线排列,其中一艘飞船发射激光束,这样行星上的静止观测者和另一艘宇宙飞船上的观测者都能看到激光束。


发射激光的宇宙飞船上的一个观察者测量出离开宇宙飞船时的光速,发现光速与我们所知的光速完全相同。

在行星上静止的观测者测量激光束到达时的光速,并确定它是光速,与离开宇宙飞船时的速度完全相同,尽管宇宙飞船已经以光速的一半向他驶来了。

从相对方向靠近的宇宙飞船上的观察者也测量激光击中他们飞船时的速度,你猜怎么着,这和另外两个观测者测量的完全一样,即使这两艘宇宙飞船以光速互相靠近!

爱因斯坦假定光速是恒定的,不管光源和观察者之间的相对速度是多少。他真正的天才在于认识到,如果这是真的,那么就不可能有一个普遍的绝对参照系。

要使上述事实属实,唯一的办法是使用标准的标尺和时钟来测量每个局部参照系中的距离和时间,当外部观测者相对于本地参照系动态观察时,它们似乎使用不同的比例尺。

然后,爱因斯坦研究出了新的数学必须保留这个惊人的自然事实。

没有人知道这是为什么,爱因斯坦也没有推测为什么。在100多年的非常仔细的实验和观察中,没有发现任何证据来反驳这一说法。



另外,没有人知道为什么光的实际速度是质量、能量和信息的极限速度。

把这一事实当作公理,爱因斯坦就可以得出狭义相对论的其他所有结论,包括运动物体的感知时间和距离都是相对于观察者而言的(即:根据不同的观察者相对于移动时钟的速度和距离,移动时钟似乎以不同的速率走动)。

宇宙膨胀的两个部分之间的相对速度可以超过光速。这正是导致宇宙可观测极限(即视界)概念的原因。超过这一极限的物体正在以比那些物体发出的光到达我们的速度更快的速度从我们身边退去。从其中一个物体发射的光子永远也追不上我们(反之亦然)。因此,就所有意图和目的而言,超出这一视界的任何东西都可能不存在,因为即使在理论上,我们也不可能与他们沟通。


如果你有其他见解,可以在下方评论哦,我相信你的评论可以一针见血。


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(光,宇宙智慧之源)

估计回答完题主的问题,小编又要被口水呛了,毕竟每个人都有自己的看法。

答案是,超光速是可以实现的,但在当前的宇宙环境中或人类当前的技术条件下还做不到。

下面小编先简单介绍一下跟光速有关的基本理论。

1、光速不可超越是谁提出的?

如下图,阿尔伯特.爱因斯坦,德裔美籍物理学家,到目前为止人类历史上最伟大的物理学家。



2、爱因斯坦为什么会提出光速不可超越?

首先,这是相对论提出的一整套数学、物理模型计算出来的结果。

这个我就不再去搬教科书了,因为我相信看得懂那些数学物理公式的人不会想再看一遍,而看不懂的人就更不用在这里看,我抄的肯定没有教科书讲的详尽,更何况我也无法提出质疑。

其次,在宇宙中科学家还没有观测到超过光速运动的物体。

最后,在爱因斯坦的时代,实验还无法证明宇宙空间存在介质,真空是绝对真空。既然光子没有静止质量,那么光子在真空中当然就是最大宇宙速度。

3、目前实验测定的光速是多少?

目前实验测定的光速约为每秒30万千米。

但是实验测量光速只是双倍光程测量,即光跑到对面再返射回来的平均速度。这个实验存在一个疑问就是,它无法证明光射出去的速度和反射回来的速度是同一个速度。

比如,如果光射出去的速度是35万公里/秒,而反射回来的速度为25万公里/秒,那么平均速度仍然是30万公里/秒,从实验里看不出其中的差别。

这个小问题其实是不能被忽视的。因为光在真空中不能表现出两种速度。

4、爱因斯坦的光速不变原理怎么理解?

爱因斯坦的光速不变原理包括两个内容:

A、光速不受波源的速度影响。这个容易理解,比如现实中超音速飞机在突破音障后,飞机发出的噪声会落后于飞机,声速不受飞机速度影响。


(飞机突破音障瞬间,音波把空气堆积成圆锥)

B、光速相对于任何参照系速度不变。比如,两个以光速相向运动的物体,相对速度仍然是光速。这个比较难理解。

对此,爱因斯坦给出的物理解释是:物体运动速度越大,则运动物体的时间膨胀就越大,相对速度仍然不会大于光速。同时给出了相应的数学计算公式,这里不再详述。

5、光在不同介质里速度不同

比如,光在水中的速度比空气中要慢,约为23万公里/秒,在冰里面的速度放慢为20万公里/秒,而在玻色-爱因斯坦凝聚态的物质当中,光速甚至低到每秒只有几米。


(在超低温环境下,原子被“冻住”,形成玻色-爱因斯坦凝聚态物质)


以上便是现代物理学光速理论的大体轮廓,可能叙述有不周详的地方,但不影响本文的结论,因为下面要说的才是小编的观点。

6、为什么很多人会反对光速不可超越?

很简单,因为它违反了基本的哲学理论。在哲学理念中,无论是数学模型还是物理模型,都是建立在特定条件下的理想模式,它不应该、也永远不能完全解释清楚全息的宇宙。

比如,科学在没有解释清楚宇宙到底有多大前,怎么能定义宇宙的最快速度?(这里不讨论哲学问题,故不再多说)

但是要证明科学结论出了错,错在何处,还只能用科学的逻辑方法。

7、目前我们所认识的宇宙空间没有绝对真空。


(希格斯玻色子假想图)

2013年,欧洲核子研究中心宣布,大型強子对撞机LCH发现寻找了近50年的希格斯玻色子。这个粒子别称“上帝粒子”,遍布宇宙各个角落,按标准模型理论,正是它让各种宇宙中的其它粒子产生了惯性与质量。

即目前我们所知的宇宙空间并非绝对真空。

找不到真空,我们就无法在真空环境中通过实验检验光速的真伪。因此,研究光速为何是30万公里/秒的原因,还应该放在介质空间里来研究。

8、在同一介质的空间中,物体的理论最大运动速度由“施力者的速度”决定

这是本文最重的一条依据,因此在这里进行详细解读。

在宏观世界中,生活常识给我们的假象是,力的作用可以瞬间到达,无需作用时间,这个错误包括科物理学家牛顿也犯过。

A、力是有速度的,力的作用不能瞬间到达。

比如有A、B两个质点,A物体使B物体加速运动,当B物体的速度达到A物体的运动速度之后,A对B的作用力就消失了,B的最大速度将取决于A的速度。

这就象用子弹去加速一个物体,无论发射多少子弹,当物体达到了子弹的速度之后,子弹就再也打不到物体,子弹速度决定了物体的最大速度。

再如,汽车最大速度由发动机转速决定。汽车达到一定速度之后,无论怎么加油门,只要发动机达到最大转速,车速都不会再增加。

B、光速为什么被限定

因为光是由电子发出来的,电子的速度决定了光的速度。而“施力者”电子的速度正是光速。这与光子有没有静止质量无关。

同样,在高能粒子对撞机中,无论用的大的能量,都不可能让粒子获得超光速,因为对撞机正是用电磁场对带电粒子进行加速,而电磁场的作用速度也是光速。

9、如何让光速更快

增加电子的运动速度即可。

但是,电子被我们目前的宇宙空间介质限定了速度。

因此,要么找到一个不同的宇宙介质空间,要么通过技术,改变当前空间介质的属性,让电子转得更快,光也会获得更快的速度。

当然,这只是理论猜想,目前人类还做不到。

(累了,让我们象跳伞者自由的放松一下吧)


石风历史


承邀。

当然可以超过光速。

力的传播速度就比光速快得多。下面举二个思想实验可以证明力的传播速度有多快。

1,把一对手套分别用箱子装好分别放在距离31万公里的地方。只要打开其中一个箱子就可以想到另一个箱子的手套是左手还是右手。人的想象力传播速度比光速快得多了。

2,先做一条31万公里长的棍子,只要有一头有人用力一动,根子另一头也肯定同时动了。也就是说,这个人的力瞬间就从一头传播到另一头。

3,做一条31万公里长的水管,一头装上开关,另一头接上能量够大的水泵,首先让水管充满水。只要一打开开关,水马上被水泵的压力压出来。也是说水泵的压力瞬间传递31万公里。

因此,只要空间已经存在合适的传播介质,力的传播比光速还要快。

哈哈,不过以上实验现实中无法实施。31万公里长的棍子不存在,能泵31公里长的大功能水泵无法制造。人的想象力科学界不承认为物质。

所以,光速人类暂时不能超越。


自由媒体


有一个误区我们经常会不由自主地深陷其中,那就是每当我们思考亚光速世界时,都会用我们所在的低速世界(经典物理学)去衡量亚光速世界。

提问者的问题描述中就是一个典型的例子,就是一个强迫自己用经典物理学去衡量亚光速世界里发生的情况!

爱因斯坦用他的狭义相对论早已经告诉我们,光速不可超越,任何有质量的物体都只能无限接近光速,但无论如何都不能达到光速!

这与我们的日常生活经验很不一样。我们普通的感受是这样的,比如说一辆小汽车时速是100公里,我们会这样想,如果给小汽车更多的动力,它的速度会提升10倍,再给予更多的动力,速度会继续增加,如此循环就可以超越光速!

但事实远不是这样的!所以,不能用我们所在的低速世界去衡量亚光速世界。

相对论定义光速不可超越是在我们的四维时空里,理论上如果能超越我们的四维时空,很可能就能轻松超越光速,甚至在更高的时空维度里最低的速度就会是光速!

当然,高时空维度只是概念上的,目前来看可行性并不太高!

您的观点呢?请积极留言讨论!


宇宙探索



沈大哥


光速不能超越只是在有限条件下的推论!如果怀凝它为什么不能超越光速、那就要验证、谁来验证是最大的困难!假定把地球上所有的火箭燃枓全部集中起来、制造一个超级火箭、使其保证能加速一百年、看看到底能不能达到光速、爱因斯坦理论认为、质量和速度具有等效的能量、并计算出、若要把有质量的物质加速到接近光速、需要的能量将是无限大!我们也必须同时指出:宇宙空间是什么物质这么利害、总要以阻力的形式来阻碍物体的加速度!若弄清了空间的光子导体的性质、我们就更有把握断定它的真伪!相当年人们在喷气飞机的早期、科学家预言、任何飞行器都不可能超越声音的速度、因为若要超越音速就会带来音爆、音爆的存在可以毁坏任何飞行器!后来的事实证明果然如此!但是偶然间、也有超越这个极限时刻、飞机并未发生预料中的爆炸、后来、人们再也没有被那个理论计算的上限所吓倒!照样搞出了超过声速几倍的飞机来!历史就是这样、理论预测总是要先行、但准不准还要后来的事实去验证!而且今天验证是这样、明天验证又成为那样!由其是爱因斯坦相对论和波尔的量子理论、都只是对深层物质最原始的探索而已!总有部分深层次的问题是靠猜测来完成的、后来的验证肯定艰巨而慢长、但历史发展总是必然的!我们必须耐心的等待!


上帝从不胡弄人


你题目里描述的放大其实说的是,能量与速度是一个比例关系,是个一次函数,然而实际上却是一个指数函数。下面具体解释下。


mo为静质量

现在的理论证明,当物体速度也快,其质量越大,当这个物体接近光速,它的质量就接近无穷大了,这个时候,你如果还要让它加速,就必须给它一个力来推动它加速,而推动一个无穷大的物体加速,就需要消耗无穷大的能量,显然这是不可能的,所以,有静质量的物体运动速度不可能超过光速。光子的静质量为零,所以它可以达到光速。


视频小蚂蚁


走路每分钟60米只能说是很一般的速度,但如果是每分钟600米,这个速度已经接近世界纪录了,应该算是很快的了。当然,这不是走,而是跑。

承如提问者所言,那就先研发快的吧。好,你已经达到了每分钟600米,现在你想把它放大百倍,即每分钟60000米,那么请问,你用什么办法把你的速度放大一百倍提高到这个速度(60000米/分钟)呢?每分钟600米相当于每秒10米,人的速度是有极限的,无论你怎么训练,也无论你把自己的肌肉练得多结实,人类始终无法突破每百米9秒的大关。所以,说把人类的速度放大百倍,达到每秒1000米纯粹是说说而已,说得不好听点就是扯淡。一个道理,既然人类的速度是有极限的,不可能说放大就放大,那凭什么说别的物体的速度就能随便放大呢?

在此,提问者陷入了一个误区:一般而言,放大也只能是体量放大,比如图形或者纯数字等等,而物体只能从减小它的重量,改善它的动力结构和研制出性能更优越的燃料这几方面来提高它的速度。“放大”速度一词,本身就不符合科学。只有通过改进以提高某物体的速度一说,而没有放大某物体的速度一说。而且,即便是提高速度,在现有科技的情况下,如果不研究出新的高性能推进剂或者发现新的运动物体物理定律,要想大幅提高物体的速度是不可能的。

所以,速度没有放大一说,只有提高一说,现有的科技已经非常先进了,所以,提高物体(主要是飞行器)速度的空间非常有限。


海哥观世事


制造出我们可利用超光速的运动还遥不可及,第一点,现在还没有能力提供一个超光速的力(也就是超光速喷射工质)持续加速物体的运动,第二点,还不能制造出承受超光速喷射工质而不损坏的材料作为喷口。美国正在探索研制的曲率引擎,说是压缩前面的空间释放画面的空间,实质上是与喷气式飞机引擎原理相当,把前面的空气吸入引擎高压喷出的过程,把空间能量吸入喷出,并不可能所谓的折叠空间。目前人类可以利用的最高速运动也只有强子对撞机把粒子加速到接近光速的运动。而人类能够制造出的超光速运动现在还无法利用,那就是中微子(或许还有许多未知物质),说到中微子超光速有人就会提到那个结论是由于探测装置内部接线错误产生的误判,其实当科学家们发现中微子超光速这个现象时是及其谨慎反复校对并不敢轻易公布所探测到的结果的。另外中微子超光速也不止这一个证据,还有就是探测到中微子数量异常增加之后很长一段时间观看到了超新星爆发,这是最有力的证明。只是中微子总是能够通过物质不与物质发生碰撞产生相互作用,所以中微子的超光速是无法利用的。所以要实现超光速运动,必须要有超光速的动力。即便是核动力也达不到这个速度,虽然质能方程引用了光速,也只是作为常数使用,并不是说核反应是光速进行的。或许实现超光速运动需要真正了解掌握并利用暗物质才能实现,也许我们破解了UFO之谜才有可能。


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