光速为什么不可以被超越?物体速度的极限就是光速了吗?
根据爱因斯坦的思想,宇宙的一切事物总是以一个固定的速度在时空里运动,这个速度就是光速。这个观念很奇怪,因为在我们的日常生活中几乎看不到与相对论有关的效应,毕竟我们是看不到接近光速运动物体的。事实上爱因斯坦并没有打破这个规矩,他所讲的是在四维(三维空间和一维时间)的速度,而这个速度极限就是光速。
用更通俗的话来解释,即四维就是不同的空间维度和一个时间维度。假设一个物体相对我们来说是静止不动地,换个思路也就是它不在空间运动,所有的运动都发生在一个维度里——那就是时间。比如一辆汽车停止在那里,我们能明显地看到这辆汽车是静止状态。可当我们低头看向手表,发现手表指针转动了,这就是这辆汽车在空间中是静止的,但从时间考量,这辆汽车是运动的。
这听上去仿佛没有任何意义,爱因斯坦却不这么想。他认为相对我们静止以及相互静止的所有物体都在时间里运动,当物体在空间运动时,它的时间一定比静止的物体更慢。爱因斯坦也确实证明了只要是运动的物体,它的时间流速一定更慢,变慢的原因只不过是物体在时间里的部分运动转移为空间运动罢了。单从这个理论框架来看,物体的空间速度一定有个极限。假设物体在时间里的运动完全转移到空间,物体在空间的速度就会达到极限,也就是光速。
可不管怎么样,物体哪怕接近光速了,也不会在时间里留下一点痕迹。就算是真的有物体突破光速,这一迹象也不会在时间中有丝毫体现,我们也可以说光才是真正“永生”的。光不会变老,从初始宇宙大爆炸中出来的光经历了一百多亿年,直到今天依然是过去的样子,虽然我们从未看见过光的真身。在光速里,时间从未流逝。
爱因斯坦只是想为我们传达一个最确切的概念:没有什么能比光还要快。让我们再做个挑战,把一个粒子用某种方式加速到接近极限的速度,大致加速到光速的99.9%,当我们再努力一下,争取让这个粒子达到光速,但这时我们会发现永远无法成功。爱因斯坦的理论让粒子根本不会突破光速。因为当物体的速度越快,它的能量就越大;物体的能量越多,它的质量也就越大。
当一颗粒子达到光速的99.9%时,它的质量大致要比静止时的它重数十倍,并且粒子的质量越大,把它再进一步加速就更困难。在速度逼近光速的过程中,质量的增加是没有极限的,因此一颗粒子需要无限的能量才可能使它真正达到或突破光速的壁垒。当然这是不可能的,所以就像爱因斯坦说过的那样:没有什么能比光速更快。
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