是不是把一個原子加速到光速其質量就會變得無窮大?

胡文欽


首先就算是世界上最先進粒子加速器都無法將粒子加速到光速,更別說原子了,因此想要通過相對論質增效應,來獲取無窮大質量,這一想法是不可能實現的,至於原子變為宇宙,則更加沒有關係。

愛因斯坦於1905年提出了狹義相對論,這個理論打破了人們原先的經典時空觀(牛頓的絕對時空),時間不再作為獨立的一維,也與物體的運動相關聯。這一點在狹義相對論的核心—洛倫茲變換中,體現的非常明顯。

而從洛倫茲變化我們可以推導瞭如下幾種結論:時間膨脹、質量增加、長度變短、質能關係等。而題目中對應的就是質量增加這一結論。舉個例子,如果一樣物體在一個以觀測者自身為原點的座標系中運動,那麼這個物體的質量對於觀測者而言,將隨著其速度的增加而逐步增加,並且速度越接近光速,質量就會趨向於無窮大。

但考慮到物體的進一步加速是需要輸入能量的,因此想要達到光速,就需要無窮多的能量來源,顯然這是不可能的。因此,一般物體的速度永遠不能達到光速。

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賽先生科普


不會無限大,即便達到光速的0.999999999999倍,其質量也沒有達到1微克。只有無窮逼近光速,質量才會無窮大。

根據如下公式,我們可以計算出原子(質量為9.288*10^-26kg,以鐵原子為例)達到光速一定倍數時的相對論質量:



原子達到1/10光速時,其質量變化不大,仍然是9.288*10^-26kg。

當原子速度達到光子的1/2時,原子的質量達到:1.07*10^-25kg,是原子靜質量的1.1547倍。

當原子速度達到光速0.8倍時,原子的質量達到:1.54*10^-25kg,是原子靜質量的1.6667倍。

當原子速度達到光速0.9倍時,原子的質量達到:2.13*10^-25kg,是原子靜質量的2.29倍。

當原子速度達到光速0.99倍時,原子的質量達到:6.57*10^-25kg,是原子靜質量的7.088倍。

當原子速度達到光速0.9999倍時,原子的質量達到:6.57*10^-24kg,是原子靜質量的5000倍。

當原子速度達到0.99999999倍,即和光速之差億分之一時,原子的質量達到:6.57*10^-22kg,是原子靜質量的7071倍。

當原子速度達光速的0.99999999999倍,即和光速之差千億分之一時,原子的質量達到:6.57*10^-19kg,是原子靜質量的707114倍。

再接近光速一點,已經超出了計算機的有效數字範圍,無法計算。但是,從上面可以看出,即使我們計算出原子速度和光速只差千億分之一,其質量連1微克也沒有。即便再把原子的速度逼近光速幾個數量級,原子的質量也達不到1kg。

所以,速度接近光速的原子,質量仍然十分有限,不是巨大的。只有無窮接近光速時,質量才能無窮大。


科學探秘頻道


沒有辦法把原子加速到光速。


現在最強大的對撞機――歐洲大型強子對撞機,也只能把粒子加速到光速的99.9……%。之所以加不到光速,的確是因粒子的質量變大了,其公式如下:


其中m為物體的動態質量,m0為物體的靜質量,V為物體運動速度,C為光速。若m0≠0,當V→C時,分母根式→0,則m→+∞。為了加速所需要的能量也趨向於無窮大。從式中可以看出若V=C,則m=+∞。這樣所需能量變為無窮大,如果宇宙是有限的,那全宇宙的能量都不夠,因此物體是達不到光速的。它的質量是不會變的無窮大的。

達到光速沒指望,咱們來看看接近光速的原子是不是變成另一個宇宙?

世界各大型對撞機經常把原子,比如把具有一個質子的氫原子加速到光速的99%以上,大家可以看到原子並沒有變成另一個宇宙,這無論在哪個參考系觀察都是這樣。



人們甚至將兩個同時加速到99%光速以上的原子(質子)互相撞擊,也沒有造成舊宇宙坍塌,新宇宙誕生。這也是因為相對於地面均以99%光速相向飛行的兩個原子的相對速度仍然小於光速,其大小可由洛倫茲變換下的速度合成公式計算:V=(υ+μ)/(1+υμ/C²)其中,V為兩個原子的相對速度大小,μ為地面相對於其中一個原子的速度大小,即0.99C,υ為另一個原子相對於地面的速度大小,即0.99C,C為光速,代入上式求得Ⅴ

假想原子達到光速的情況

退一萬步講,即使原子獲得無窮大能量,原子達到光速了,這個變為無窮大的質量也只不過是個相對論質量,是相對地面靜止參考系的觀察效應,其本身的靜質量並沒有增加,對於原子自身這個參考系來說質量並沒有增加。但我們的宇宙對於原子來說崩坍了,它脫離我們這個宇宙不以時空方式存在了,它並沒有變成宇宙。而在地面觀察者看來原子已經變成能量體,成為一束光了。


當然這個前提是這個原子用我們目前還未知的方法獲得的無窮大能量,而並沒有用到我們全宇宙的能量。否則全宇宙的能量都用作加速那個原子了,那還有我們地面觀察者?那樣那個原子真就帶走我們宇宙的全部能量建立了新的宇宙,而我們的宇宙則消失不存在了。


物原愛牛毛1


回答:並不總是這樣,這種認識的產生是對科學的瞭解還不夠全面。下面老郭就跟各位小夥伴簡單介紹一下這個問題。

(1)光速極限是怎麼來的

最早提出光速是運動極限的是愛因斯坦,他在狹義相對論裡首先提出了真空光速不變這一個特性,在狹義相對論中給出了質速變化的公式。從公式的表達我們可以看出,任何有質量的物體在速度接近光速之後,質量都會變成無窮大。原子當然也不例外,所以,原子的速度在理論上,只能無限接近真空光速,而永遠不能到達。

(2)非真空情況下,在介質中存在超光速現象

真空光速是有質量物體的運動速度上限,這是無疑的。但是在介質中,光速會降低,這就為物質超光速提供了條件,一旦發生超光速的現象還會產生一種神秘的藍色光輝,我們稱這種現象為藍輝光的切倫科夫輻射,這並不違背任何已知的科學理論。1958年的諾貝爾物理學獎正是頒給了發現這個現象和解釋這個現象的三名科學家。

(3)在真空情況下仍然有超光速現象

愛因斯坦所說的真空環境中不可以有超光速的物質,指的是攜帶信息的物質不可能在真空環境下超過光速;不攜帶信息的物質是可以在真空環境中超過光速的。理論上已經證明的真空狀態下的超光速現象有:量子糾纏、宇宙膨脹、蟲洞。

(4)讓原子超光速運動是有可能的

看過《三體》的小夥伴們都聽說過曲率引擎,這種引擎利用時空波動實現超光速移動,並不違背任何科學理論。實際上,科學家們已經在上個世紀就在開展這方面的工作了,並且找到了能夠讓空間產生漣漪的奇異性物質。雖然這種奇異性物質的總量非常少,無法驅動大的物體實現這樣的運動,但是已經證明了,曲率引擎確實在理論上是完備的,可以實現的東西。另外,現在還有一種利用激光摺疊空間的曲率引擎也在研發當中,遲早,我們人類也可以超光速穿越在宇宙當中。

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按照相對論的質增效應,的確如此。

在相對論力學中,慣性質量分為靜質量和相對論性質量。靜質量就是物質在經典力學中的質量,也就是當物質相對於某慣性系靜止時,在該慣性系中所體現出來的質量。

通俗來說,物質相對於地球靜止時,在地球上測量出的質量就是靜質量,靜質量是洛倫茲不變量。

也就是說,某物質相對於月球靜止時在月球上測量出的質量,與它相對於地球靜止時在地球上測量出質量是相等的。(注意:質量會表現為重量,但測量質量不等於稱重,不考慮失重問題。)



而相對論性質量可以理解為物質的“絕對質量”,這一質量會由於速度而發生改變。

任何有質量的物質,其相對論性質量都會隨著速度的增加而增大。當速度達到光速時,該物質的相對論性質量為正無窮。但無論速度多快,只要相對於同一慣性系中的其他物質為靜止時,它的靜質量是不變的。

比方來說,一顆放在光速飛船中的鉛球,其相對論性質量是無窮的。但是在地上測量出它的質量是多少,在飛船中測量出的質量也是一樣。



質速公式為:M=Mo/√(1-v^2/c^2)

其中M是相對論性質量;Mo是靜質量;v是速度。

可見當速度v的值發生變化時,隨之改變的只是等式左邊的相對論性質量M,而等式右側的靜質量Mo始終不變。

換言之:物體的相對論性質量會隨著速度的增加而增大,但相對於同一慣性參考系下的其他物體,它的靜質量是不變的。原子也不例外。


科學矩陣


光速原子不存在。原子可以被加速到無限接近於光速,相對質量增加七千倍,絕對質量不變。

原子指化學反應不可再分的基本微粒,原子在化學反應中不可分割。但在物理狀態中可以分割。原子構成一般物質的最小單位,稱為元素。已知的元素有119種。因為原子之間是有交互性,是能夠被人為捕獲,日常中光子是一種很特殊的物質,兩個光子不會產生交互,即使撞上了,也可以穿越彼此。原子直徑的數量級大約是10⁻¹⁰m。原子的質量極小,一般為-27次冪,質量主要集中在質子和中子上。最簡單的原子是氫原子(只有一個質子和一個電子)。原子的外層是負電子,電子數量和極性由原子核的約束力決定,達到光速之前原子已經離子化了(核聚變)。已知物質無法承受光速,或者說超光速的基本粒子已不是原子。

以上內容描述與實際情況存在差異實屬難免,歡迎交流補充。

知識擴展:

正電子(Positron,e+),正電子是電子的反粒子,正電子是不穩定粒子,遇到電子會與之發生湮滅(Annihilation),放出兩個伽瑪光子(gamma ray photon),每個能量為0.511MeV 。已經證實每種粒子都存在一種和它對應的反粒子。

離子推進器,傳統的火箭是通過尾部噴出高速的氣體實現向前推進的。離子推進器也是採用同樣的噴氣式原理,但是它並不是採用燃料燃燒而排出熾熱的氣體,不採用化學燃燒方式,而是通過電能作用於工質激發高速離子流向後推進。它所噴出的是一束帶電粒子或是離子。


八戒不易


首先,無法到光速,可以無窮接近光速,此時粒子的質量,我們的參照系看來質量無窮大,在粒子的參照系看我們,我們自己的質量也是無窮大。這個就是相對論,運動是相對的,時間和空間質量都是相對的。

當原子被壓縮密度足夠大,成為一個迷你的黑洞時,它的時空是封閉的,也可以說是另外一個宇宙。



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外行就別進門道!理不清道不明,思維進入高速光子速度腦殼會爆炸。


天崖共此時1


光子加速到光速還是光子!請問人類可以加速光子嗎?如果能,光速就會發生變化了!

如果一個原子加速到光速,它的體積是多大,這個問題的本身就違法道義!也就說你讓烏龜具有火箭🚀的飛行速度。

問題是工質時空條件。在具有物質存在的空間內體現高速度,必然面臨原子和和其它原子的為之關係。也就說原子必須避讓其它原子才能夠有一端到達另一端。快速運行中的原子必須把自己的運動和現實空間存在積極路徑統一。能過去則過去,過不去,就回發生碰撞。碰撞就要消耗時間和能量,有要有空間避讓空隙存在。

按照閣下的觀念,現實社會的一切存在都是光速的產物了!可不是,但是現實世界中原子依然存在。

你的問題無解。😄儘管是在賣弄相對論。可是非道意,永遠沒有統一答案。


聖劍17


由公式m=m0/根號1-(v/c)²可知,當物體無限接近光速時,質量就已經無窮大了,不是打到光速物體質量才無窮大,而且不會創造什麼宇宙,充其量把空間扭曲,鑑於微粒的體積和在如此大的速度下行駛,足以使微粒的空間扭曲造成的引力堪比黑洞,所以宇宙的話不可能,但黑洞的話還是有可能的


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