【環(huán)球快播報(bào)】什么限制了物體接近光速（超過(guò)光速會(huì)怎么樣）相關(guān)內(nèi)容介紹

2023-01-09 09:30:07來(lái)源：互聯(lián)網(wǎng)

超過(guò)光速會(huì)怎么樣（什么限制了物體接近光速）

(相關(guān)資料圖)

如果小明跑得比光還快，他會(huì)看到什么？

俗話(huà)說(shuō)，與時(shí)間賽跑，但是人卻始終無(wú)法跑過(guò)時(shí)間。時(shí)間是一個(gè)無(wú)法捉摸的存在，然而有研究表明只要速度可以達(dá)到光速，我們的時(shí)間相對(duì)于別人來(lái)說(shuō)幾乎等于永恒，這是為什么呢？首先，我們來(lái)從人最基本的速度說(shuō)起。

我們知道，世界跑的最快的人類(lèi)當(dāng)屬博爾特，以他的最短百米紀(jì)錄9.58來(lái)說(shuō)，相當(dāng)于每小時(shí)跑37.578公里。一旦人類(lèi)達(dá)到了這個(gè)紀(jì)錄，你的腿部肌肉幾乎已經(jīng)達(dá)到一個(gè)極限，即它們收縮和釋放的速度，以及它們能產(chǎn)生多大的力量來(lái)克服你身體的空氣阻力這時(shí)候我們看到的畫(huà)面依然是清晰的。

當(dāng)你臉上的風(fēng)速超過(guò)每小時(shí)50-60英里時(shí)，你的眼睛就會(huì)開(kāi)始流淚。這就是為什么大多數(shù)騎摩托車(chē)的人即使不相信戴頭盔也要戴護(hù)目鏡的原因。當(dāng)你以每小時(shí)457英里的速度跑步時(shí)，你的臉就會(huì)發(fā)生被強(qiáng)烈的對(duì)風(fēng)劇烈猛襲。這是你很難看到任何東西。當(dāng)你以超音速跑步時(shí)，會(huì)看到什么嗯？空軍飛行員布萊恩·尤德?tīng)柹衔臼菤v史上唯一一位以超音速?gòu)膽?zhàn)斗機(jī)上彈射出來(lái)后幸存下來(lái)的飛行員之一。空氣以每小時(shí)768英里的速度在他身上移動(dòng)，他表示幾乎要了他的命。

“感覺(jué)就像是有人用火車(chē)撞了我，”尤德?tīng)栒f(shuō)當(dāng)我出去的時(shí)候，風(fēng)把我的頭盔從我的頭上撕了下來(lái)，我的頭和臉上的血管都斷了，我的頭腫得像籃球一樣大，嘴唇也有黃瓜那么大。我的左肘關(guān)節(jié)脫臼，向后突出，唯一支撐著我腿的是動(dòng)脈、靜脈、神經(jīng)和皮膚，我的左腿在下半部斷裂了?！彼纳眢w被風(fēng)吹得支離破碎。

所以說(shuō)以人類(lèi)的肉體想要在高速下看到眼前的事物必須要載體，那么假如一個(gè)人比如小明以達(dá)到光速甚至超過(guò)光速的速度行駛時(shí)他會(huì)看到什么呢？

這時(shí)候我們必須面對(duì)這樣一個(gè)事實(shí)：一旦小明達(dá)到了實(shí)際的高速，他就需要獲得動(dòng)能。結(jié)果表明，只有1公斤的質(zhì)量，在0.5光速下移動(dòng)，就有大約10兆噸的能量。當(dāng)然，如果小明忽略了這一物理現(xiàn)象，開(kāi)始以相對(duì)論產(chǎn)生影響的速度跑得更快，他會(huì)發(fā)現(xiàn)試圖留在地球表面會(huì)產(chǎn)生大量的離心力。提示-如果你在地球軌道的距離上以光速的一半繞著太陽(yáng)移動(dòng)，那大約是10萬(wàn)Gs。把轉(zhuǎn)彎半徑從9300萬(wàn)英里縮小到8000英里，離心力又增加了1.2萬(wàn)倍左右…

如果你忽略了物理，繼續(xù)跑得更快，你會(huì)發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步加速所需的能量一直在上升，直到你把可見(jiàn)宇宙中所有的物質(zhì)都轉(zhuǎn)化成能量，這仍然不足以讓你在真空中達(dá)到光速，更不用說(shuō)超過(guò)光速了。

如果你忽略了這一物理現(xiàn)象，你會(huì)發(fā)現(xiàn)所有迎面而來(lái)的光子都發(fā)生了劇烈的藍(lán)移，以至于即使是最長(zhǎng)波長(zhǎng)的無(wú)線(xiàn)電波現(xiàn)在也出現(xiàn)在紫外線(xiàn)中，而你的眼睛卻無(wú)法捕捉到它。如果你在真空中達(dá)到了光速，你現(xiàn)在就是一團(tuán)光子云，因?yàn)樵谡婵罩袥](méi)有質(zhì)量的粒子能以光速傳播。

如果你超過(guò)了光速，你就有了另一個(gè)問(wèn)題——時(shí)間在一邊。從字面上說(shuō)。很多人認(rèn)為如果你超過(guò)光速，時(shí)間就會(huì)倒流。你可能已經(jīng)沒(méi)有眼睛了，因?yàn)槟阋郧暗馁|(zhì)子、中子和電子都變成了奇怪的未知粒子，它們的行為不同，向各個(gè)方向發(fā)射。但是這一切又怎么可能呢？

當(dāng)我們還是孩子的時(shí)候，我們都很驚訝超人的飛行速度比飛馳的子彈還要快。我們甚至可以想象他，追著武器發(fā)射的炮彈，伸出右臂，披風(fēng)在身后蕩漾。如果他以子彈一半的速度移動(dòng)，子彈離開(kāi)他的速度就會(huì)減半。如果他真的跑得比子彈還快，他就會(huì)追上子彈。換句話(huà)說(shuō)，超人的空中動(dòng)作服從牛頓的時(shí)空觀，即空間中物體的位置和運(yùn)動(dòng)都應(yīng)該相對(duì)于絕對(duì)的、不移動(dòng)的參照系來(lái)測(cè)量。

在20世紀(jì)初，科學(xué)家們堅(jiān)持牛頓的世界觀。后來(lái)愛(ài)因斯坦和一個(gè)德國(guó)的數(shù)學(xué)家愛(ài)因斯坦和一個(gè)名字都改變了。1905年，愛(ài)因斯坦發(fā)表了他的狹義相對(duì)論，提出了一個(gè)驚人的想法：沒(méi)有首選的參照系。一切，甚至?xí)r間，都是相對(duì)的。他的理論有兩個(gè)重要的原則。第一種說(shuō)法是，同樣的物理定律同樣適用于所有不斷移動(dòng)的參照系。第二種說(shuō)法是光速是恒定的，是300000公里每秒，與觀察者的運(yùn)動(dòng)或光源無(wú)關(guān)。根據(jù)愛(ài)因斯坦的說(shuō)法，如果超人以光速的一半追逐一束光束，光束仍然將以完全相同的速度繼續(xù)遠(yuǎn)離他。

這些概念看似簡(jiǎn)單，但卻有一些令人費(fèi)解的含義。其中最大的一個(gè)是愛(ài)因斯坦著名的方程E=mc2，其中E是能量，m是質(zhì)量，c是光速。根據(jù)這個(gè)方程，質(zhì)量和能量是同一個(gè)物理實(shí)體，可以相互轉(zhuǎn)化。由于這種等效性，物體因運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的能量將增加其質(zhì)量。換句話(huà)說(shuō)，物體移動(dòng)得越快，質(zhì)量就越大。只有當(dāng)一個(gè)物體移動(dòng)得非?？鞎r(shí)，這一點(diǎn)才變得明顯。例如，如果它以光速的10%移動(dòng)，它的質(zhì)量只會(huì)比正常情況下多0.5%。但如果它以光速的90%運(yùn)動(dòng)，它的質(zhì)量將加倍。

當(dāng)物體接近光速時(shí)，它的質(zhì)量急劇上升。如果一個(gè)物體試圖以每秒30萬(wàn)公里的速度運(yùn)動(dòng)，那么它的質(zhì)量就會(huì)變得無(wú)限大，移動(dòng)它所需的能量也會(huì)無(wú)限大。由于這個(gè)原因，沒(méi)有一個(gè)正常的物體能像光速一樣快或快。

如果你的速度幾乎和光速一樣快呢？那樣的話(huà)，你會(huì)體驗(yàn)到一些有趣的效果。一個(gè)著名的結(jié)果是物理學(xué)家稱(chēng)之為時(shí)間膨脹，它描述了當(dāng)物體移動(dòng)得非?？鞎r(shí)，時(shí)間是如何變得更慢的。如果你用90%光速的火箭飛行，你的時(shí)間會(huì)減少一半。你的表只會(huì)前進(jìn)10分鐘，而超過(guò)20分鐘的時(shí)間對(duì)地球上的觀測(cè)者來(lái)說(shuō)已經(jīng)過(guò)去了。

你也會(huì)經(jīng)歷一些奇怪的視覺(jué)后果，你會(huì)注意到一個(gè)極端的多普勒效應(yīng)，它會(huì)導(dǎo)致你前面的恒星發(fā)出的光波聚集在一起，使物體呈現(xiàn)藍(lán)色。來(lái)自你身后恒星的光波會(huì)散開(kāi)并呈現(xiàn)紅色。你走得越快，這種現(xiàn)象就越極端，直到所有可見(jiàn)光從飛船前面的恒星和后面的恒星完全偏離了已知的可見(jiàn)光譜（人類(lèi)可以看到的顏色）。當(dāng)這些恒星離開(kāi)你可感知的波長(zhǎng)時(shí)，它們只是在背景下逐漸變黑或消失。

當(dāng)然，如果你想比飛馳的光子更快，你需要的是非常超強(qiáng)的技術(shù)，但是現(xiàn)在只是妄想。。

標(biāo)簽：