在爱因斯坦的眼里,时间和空间是难么的不一样。可以说,每一个物体就代表着一整套不同的时空,因为时空是受运动速度的影响的,这就是狭义相对论的精髓所在,只是在低速运动状态下,各运动物体之间的这种时空区别不是那么明显,甚至在现代观测仪器中显示不出这种微妙的区别。
科幻电影中的翘曲速度,超空间或其他技术,能让飞船超光速飞行,然后进行星际旅行。但不幸的是物理学表明科幻电影不能成为科学事实。因为我们可能永远也无法超过光速,关于为什么不能超过光速,这可能对于有些人来说是个新鲜事。
爱因斯坦的狭义相对论与质能方程:为什么光速无法超越?
如果你熟悉爱因斯坦的相对论,对于静止不动的物体,你知道E=mc2,你就会理解这个方程或施加的限制。这里我们先说个前提,物理学家们讨论的关系是指光在真空中的传播速度,比如在外太空,这个速度简称为c,约为每秒30万千米每秒。
爱因斯坦的狭义相对论与质能方程:为什么光速无法超越?
为什么不可能超越真空中的光速呢?这源于爱因斯坦的质能方程,这个方程表明质量和能量是等价的,这意味着物质的质量越大则其蕴含的能量就越大。最重要的是这意味着物质所含能量越大,它的质量也越大。因为运动也是一种能量,就是我们所说的动能。所以物质在运动时的质量要略大于相对静止时的质量。
爱因斯坦的狭义相对论与质能方程:为什么光速无法超越?
根据狭义相对论的质量公式,如果你以一百六十千米每小时的速度抛出的一个球,那它的质量会增加将近十万分之2微克。显然这个增加量很小,但通过方程我们可以看出,随着物体运动速度接近光速质量的增加将会变得巨大。如果一艘宇宙飞船以90%的光速飞行,那它此时的质量是相对静止时2倍,这意味着以前必须加倍输出,才能使飞船加速前进。
但飞船的速度越高,其能量也越高,质量也就会变得越大,从而需要更多的能量使飞船加速,同时飞船内的一切也变得越来越重。你想想一只只有14克左右的手表,当速度达到99.99%的光速时,我猜它会达到多重,大约是31吨。
好吧,这时候你的手会被拉断,或者说你已经变成了一个大饼,通过方程给看出,如果一艘宇宙飞船到达光速,那么它的质量是无穷大的,并且将需要无限多的能量来使他前进,显然这是不可能的。这就是为什么任何有静止质量的东西都不可能达到光速。更不用说,超越光速。