為什麼宇宙中光速最快?

的確,宇宙中光速最快,這已被多次科學實驗所驗證,從麥克斯韋聯立方程組也得出光速是常數的結論。光在真空中的速度是最快的,且在任何慣性參考系中的速度是不變的,跟光源是否運動、觀察者是否運動無關。愛因斯坦把這個結論上升為一個原理――光速不變原理,創立了相對論,這個原理是相對論的基石。那為什麼宇宙中光速最快?

一,首先是因為光子的靜質量為零。

在狹義相對論中有一個質量效應公式:

為什麼宇宙中光速最快?

質量效應公式

這個公式經過實踐的檢驗,證明是正確的。其中m0是靜質量,Ⅴ是物體運動速度,C是光速,從這個式子可以看出,如果靜質量不為零,那麼物體運動速度越接近光速,分母越趨向於零,物體質量會趨向於無窮大。要想達到光速所需的能量趨向於無窮,這是不可能的。因此任何靜質量不為零的物體運動速度是不會達到光速的,超過光速更不可能。任何飛行器都是有靜質量的,所以它們也絕不可能超光速飛行。

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二,其次,光子不但質量為零,它還不帶電荷,它是中性的。

象傳遞兩個夸克間強相互作用的膠子,它的靜質量也為零,但它帶有強相互作用的色荷,它不但傳遞強相互作用,還參入強相互作用影響運動速度,因此它的速度達不到光速。中微子雖然也是中性,但它有輕微質量,因此它也達不到光速。

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三,光不只表現為粒子性,更主要的是它的波動性。

試想光如果只是粒子的話,它如何能實現它的光速?誰能持續不斷地為它提供動力?這個提供動力者不可能一直跟著光子,那這個動力只能來自於光子所經的空間,那麼光必須具有波動性,必須象聲波水波一樣振動接力(傳播)。但自十九世紀以來人們否定了“以太”或類似以太的東西的存在,認為光波的傳播不需要任何介質,只是交變電磁場在空間的傳播。

為什麼宇宙中光速最快?

但實際上一無所有的空間是不存在的,空間也是物質。光在四維時空的傳播離不開物質,電磁場本身就是一種場物質,然後時空也是“場”,換句話說:

四,光這個電磁場不可能在時空以“外”來傳播,不可能在什麼也沒有的宇宙“之外”傳播。

所以說這種時空場就是光傳播的“介質”,這種介質不同於絕對靜止的“以太”,這種介質(時空)只具有相對意義,因此光在時空裡傳播只能遵循時空的相對性,由於時間和空間都相對變化,這個速度反而是不變的了,從這個角度看光可以稱為“時空因子”。任何傳遞信息或能量的物質的運動都只能在時空中而不是在時空“外”進行,因此它的速度再快也不能超出時空呢,不能超出時空就不會超過光速。因為光速是時空自身的表現屬性。

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五,最後再說一下所謂的“超光速”的曲速飛船。

首先它是科幻中出現的一種飛行器,

為什麼宇宙中光速最快?

是通過飛船的裝置彎曲時空實現超光速飛行,也就是壓縮前面的空間,膨脹後面的空間,飛船就進入了更高的時空中,我們可以稱之為“曲速泡”,這樣飛船看似達到了超光速,其實這並不是飛船在超光速飛行,而是空間在不斷地收縮膨脹把距離縮短了,飛船本身並沒有加速度,換句話說是時空本身超光速移動,飛船並沒有違反光速限制原理。

這就是我對這個問題的回答,光速最大,沒有任何飛行器能超光速飛行。

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