【科技新知】任何有質量的物體都無法達到光速

張貼者：Allan

閱讀人數：3993人 張貼日期：2020-10-11 17:51:00
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光速是一種超越常識的存在，其實這並不稀奇，因為它代表了一種極限，也就是宇宙間最快的速度。

任何有質量的物體都無法達到光速，而像光子一樣沒有質量的物體則只能以光速運動。光速作為宇宙間速度的極限，它還有著另外一個超越理解的特性，那就是恒定不變。

我們都知道，在測量一個物體的相對運動速度時，由於參考系的不同，測量得出的相對速度也是不同的。比如在靜止的角度上測量一輛速度為每秒30米的汽車，它的相對速度為每秒30米，而如果我們乘坐在一輛同向行駛，且速度也為每秒30米的汽車上去測量，那這輛汽車相對於我們而言就是靜止的。但這並不適用於光速。


 




在靜止的角度上測量，光速為每秒299,792,458米，而如果我們乘坐在一艘與光束同向行駛的光速飛船上去測量，光相對於我們的速度依然是每秒299792458米，光相對於任何參考系而言，速度都是恒定不變的，之所以會得出這樣的測量結果是因為高速移動中的我們的時間變慢了。


 


當然，這只是一個例子，而在現實之中，光速飛船是不可能存在的，原因就在於光速飛船以及乘坐在光速飛船上的我們是具有質量的。

有品質的物體在運動的時候會產生一個慣性質量，而隨著運動速度的加快，慣性質量也會隨之增加，而慣性質量等效於引力質量。當速度無限趨近于光速時，慣性質量便也會趨於無限，而要使物體繼續加速，所需要的能量也是無限大的，而宇宙間顯然沒有無限大的能量，所以有質量的物體也就自然不可能加速到光速。

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這是由宇宙的客觀規律所決定的，與科技水準的高低沒有關係。



 

在理論上，任何有質量 的物體都無法達到光速，事實上不僅如此，我們非但無法達到光速，甚至於也不能無限接近光速。

原因就在於每秒299,792,458米指的是真空中的光速，而在整個宇宙空間之中，都不存在絕對的真空。我們所製造出來的真空環境，實際上只是一個看似真空的環境，而事實上它不僅不是真空，還充盈著大量的物質。

你可能不會想到，就在你閱讀這句話的這一秒鐘，就有數十億個中微子從你的身體穿插而過，只不過你並不自覺而已，原因就在於本質為中性粒子的中微子不會參與電磁交互，所以即使它從我們的身體中穿插而過，也不會對我們造成任何的影響，而我們也無法感知到它們的存在。中微子雖然不會影響到我們的身體，但是卻會與高速運動的物質發生作用，從而降低其速度。





中微子的存在會影響到物體的運動速度，而另一種物質的存在則會直接威脅到高速運動物體的安全。

一個物體，只要它具有質量，不論它的質量多麼微小，在它接近光速的時候，它的慣性質量都會趨近於無窮，而慣性質量與引力質量是等效的。一個擁有無窮質量的物體與另一個物體發生撞擊，所能夠造成的破壞力是不言而喻的。


在科幻作品《三體》中，高等外星文明只是發射了一個接近於光速的質量點，就可以摧毀一個恒星系，所謂質量點就是一個質量極小的物質。

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這個描述雖然出自於科幻作品，卻完全符合事實。而在現實世界之中，這樣微小的質量點就存在於宇宙空間之中。

宇宙接近真空，但並非絕對真空。



宇宙間存在著大量的塵埃，有些甚至於連塵埃都算不上，只是一個小到不可見的原子。

這些微小的物質以極為稀疏的形式散佈在宇宙空間之中，它們的存在就決定了接近於光速的飛船也是不可能實現的。我們可以試想一下，一艘接近於光速的飛船在高速飛行過程中與宇宙空間中的一粒塵埃相撞，那麼會發生什麼？以接近於光速的相對速度發生撞擊，飛船會瞬間毀於一旦。

正因為如此，不要說我們無法造出接近於光速的飛船，即使我們打造出來，也無法讓它在宇宙空間中自由翱翔。正是因為宇宙並非完全的真空，所以我們不僅無法達到光速，甚至於也不能無限接近它。退一步講，即使我們能夠達到光速，又能如何呢？僅銀河系的半徑就有5萬光年，要想跨越半個銀河系，即使以光速飛行，也需要5萬年的時間，而銀河系只是宇宙中的一個星系，而宇宙是由數萬億個星系所組成的龐大空間，當然，這指的還僅是可觀測宇宙。


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