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

2023-01-09 09:30:07來源：互聯(lián)網(wǎng)  

超過光速會怎么樣（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，他會看到什么？

俗話說，與時間賽跑，但是人卻始終無法跑過時間。時間是一個無法捉摸的存在，然而有研究表明只要速度可以達(dá)到光速，我們的時間相對于別人來說幾乎等于永恒，這是為什么呢？首先，我們來從人最基本的速度說起。

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

當(dāng)你臉上的風(fēng)速超過每小時50-60英里時，你的眼睛就會開始流淚。這就是為什么大多數(shù)騎摩托車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457英里的速度跑步時，你的臉就會發(fā)生被強(qiáng)烈的對風(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，會看到什么嗯？空軍飛行員布萊恩·尤德爾上尉是歷史上唯一一位以超音速從戰(zhàn)斗機(jī)上彈射出來后幸存下來的飛行員之一。空氣以每小時768英里的速度在他身上移動，他表示幾乎要了他的命。

“感覺就像是有人用火車撞了我，”尤德爾說當(dāng)我出去的時候，風(fēng)把我的頭盔從我的頭上撕了下來，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脈、靜脈、神經(jīng)和皮膚，我的左腿在下半部斷裂了。”他的身體被風(fēng)吹得支離破碎。

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

這時候我們必須面對這樣一個事實(shí)：一旦小明達(dá)到了實(shí)際的高速，他就需要獲得動能。結(jié)果表明，只有1公斤的質(zhì)量，在0.5光速下移動，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，開始以相對論產(chǎn)生影響的速度跑得更快，他會發(fā)現(xiàn)試圖留在地球表面會產(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移動，那大約是10萬Gs。把轉(zhuǎn)彎半徑從9300萬英里縮小到8000英里，離心力又增加了1.2萬倍左右…

如果你忽略了物理，繼續(xù)跑得更快，你會發(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，更不用說超過光速了。

如果你忽略了這一物理現(xiàn)象，你會發(fā)現(xiàn)所有迎面而來的光子都發(fā)生了劇烈的藍(lán)移，以至于即使是最長波長的無線電波現(xiàn)在也出現(xiàn)在紫外線中，而你的眼睛卻無法捕捉到它。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]有質(zhì)量的粒子能以光速傳播。

如果你超過了光速，你就有了另一個問題——時間在一邊。從字面上說。很多人認(rèn)為如果你超過光速，時間就會倒流。你可能已經(jīng)沒有眼睛了，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，子彈離開他的速度就會減半。如果他真的跑得比子彈還快，他就會追上子彈。換句話說，超人的空中動作服從牛頓的時空觀，即空間中物體的位置和運(yùn)動都應(yīng)該相對于絕對的、不移動的參照系來測量。

在20世紀(jì)初，科學(xué)家們堅(jiān)持牛頓的世界觀。后來愛因斯坦和一個德國的數(shù)學(xué)家愛因斯坦和一個名字都改變了。1905年，愛因斯坦發(fā)表了他的狹義相對論，提出了一個驚人的想法：沒有首選的參照系。一切，甚至?xí)r間，都是相對的。他的理論有兩個重要的原則。第一種說法是，同樣的物理定律同樣適用于所有不斷移動的參照系。第二種說法是光速是恒定的，是300000公里每秒，與觀察者的運(yùn)動或光源無關(guān)。根據(jù)愛因斯坦的說法，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。

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

當(dāng)物體接近光速時，它的質(zhì)量急劇上升。如果一個物體試圖以每秒30萬公里的速度運(yùn)動，那么它的質(zhì)量就會變得無限大，移動它所需的能量也會無限大。由于這個原因，沒有一個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，你會體驗(yàn)到一些有趣的效果。一個著名的結(jié)果是物理學(xué)家稱之為時間膨脹，它描述了當(dāng)物體移動得非?？鞎r，時間是如何變得更慢的。如果你用90%光速的火箭飛行，你的時間會減少一半。你的表只會前進(jìn)10分鐘，而超過20分鐘的時間對地球上的觀測者來說已經(jīng)過去了。

你也會經(jīng)歷一些奇怪的視覺后果，你會注意到一個極端的多普勒效應(yīng)，它會導(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。來自你身后恒星的光波會散開并呈現(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光譜（人類可以看到的顏色）。當(dāng)這些恒星離開你可感知的波長時，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。。

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