类似的问题我已经见过很多次,也回答过很多次。首先,一个具有静止质量的物体,其运动速度是永远也没有可能达到光速的,它只能是无限接近。
物体能否被加速到光速?
总有人试图打倒相对论,成天说什么光速飞行甚至超光速飞行就可以回到过去之类的话,这是不现实的,因为相对论告诉我们一切物体,其运动速度的极限就是光速,而能够达到光速的光子,它是没有静止质量的,对于一根针来说,它再怎么轻那也有静止质量,所以它是没有办法被加速到光速的。
为什么有静止质量的物体无法被加速到光速?
那么为什么一个有静止质量的物体无法被加速到光速呢?其实这个原理根据相对论来解释的话并不复杂,首先我们就用狭义相对论的质量与速度关系式来加以说明,式子就是上面那个,很简洁明了。在经典物理学中,动能的表达式是E=1/2mv,动量的表达式是p=mv,在相对论中,动量的表达式没有变,还是牛顿第二定律导出来的那个,不过动能的表达式就变了,变动的地方就是物体的质量。
相对论的质量增加效应
通过上面的相对论质量增加效应公式可以看到,当物体的速度越来越接近光速的时候,它的质量会显著增加,当速度是光速的99%的时候,它的质量将会是静止质量的7倍,当然了随着速度的进一步增加,质量会呈现爆炸式增长趋势,所以任何一个物体,只要是它的速度足够接近光速的话,那么它的动能都会是巨大的。而当物体的速度远远低于光速的时候,它的质量就跟静止质量差不多了,在宏观低速运动状态下,牛顿运动定律和爱因斯坦的相对论是统一的。
牛顿运动定律的局限性
牛顿定律的动能表达是一种特例,但是用它来计算的话并不妨碍精确性,至少在速度不大的时候,牛顿定律还是很正确的。从上面也可以看出来,当把一个物体加速的时候,随着它的速度越来越大,想要把它进一步加速是越来越难了,因为它的质量是越来越大了,到最后的时候,哪怕让它的速度稍稍增加那么一丁点,所需要注入的能量都会是一个天文数字,如果想要达到光速的话,那么恐怖把全宇宙的能量都加上都不够。
光速级别的银针究竟有多么可怕的能量?
所以你可以理解一个被加速到光速级别的针有多大的能量了吧,如果这样的一根针击中地球的话,那么地球应该会被直接击碎吧,地球的结合能是2.24×10J,如果要把地球完全击碎成原始星云状态的话,假设这根针重1g那么需要它的速度达到99.9……9%,小数点后17个9的话,那么它大概可以将地球击碎了。《三体》中轻易摧毁恒星的光粒,应该也是利用了这个原理。
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