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如果一个物体无限往下掉那么它会超越光速吗

2019-09-25 15:52:45  阅读:6783+ 作者:责任编辑。王凤仪0768

一向往下掉?真的能够?

我觉得很多人都有这样的幻觉,以为世界中所有的东西都会有向下掉的趋势,假如没啥东西拦着,就会一向掉。

但现实真的是这姿态的么?其实这种主意有点坐井观天,就好像看到自己的井口下雨了,然后就以为全世界都下雨了。

假如,咱们跳出地球这个规模,再来看这个问题,就会发现,地球上东西都往下掉的实质,其实是重力在作怪。所以,不存在所谓的“下”,只存在“力”效果的方向。

假如,咱们朝前扔一个物体,那这个物体就会出现抛物线的形状。而整个进程,重力其实是在对物体做功的,咱们假定物体质量是m,高度是h,重力常数是g,那重力做功便是mgh,简略粗犷。

那么问题来了,这物体能够一向往下掉么?咱们狠一点,抱负状况下,咱们假定地球上有个井,直通地心,那这个时分咱们把物体放到井口,然后松手,成果呢?重力做功其实便是mgR,这儿的R其实便是地球的半径。你看这两数不论咋样,只要在地球上,数字就很小。

那你可能要说了,整个大的天体呗?可是不管世界中的天体有多大都是有限大,就算是黑洞,都会遇到一个问题,那便是这个引力做功是能够用数学表述出来的,而且一定是一个有限值。

知道了这个,那就简略了,假如能超光速,那咱们只需求知道超越光速所需求的能量是多少就能够。那究竟需求多少呢?咱们能够从爱因斯坦的狭义相对论说起。

相对论

爱因斯坦在1905年的时分宣布了4篇开创性的论文,其间在第三篇傍边,他提出运动是能够改动时刻和空间的,而且提出时刻和空间应该被看成是一体两面的,也便是时空。后来,没过多久,他又弥补宣布了一篇,这篇傍边说到的便是质量、能量与运动的联系。

咱们后来把这部分叫做质能等价。两篇论文兼并起来称为狭义相对论。

那其实能不能超光速其实就涉及到质能等价的相关理论,爱因斯坦经过洛伦兹变换推导运动物体的质量时,得到了下面的方程,

其间m0是停止质量,m是运动时,物体的质量。经过方程,咱们就会发现一个问题,假如速度越快,下面的式子的数值就会越小,整个右侧的数值就会越大。(小学数学了,分母越小,数就会越大。)所以,质量也就越大。所以,咱们就能够得出一个定论:

运动的物体,运动速度越快,质量就越大。

那质量越大意味着什么呢?

意味着咱们要给他加快的难度就越大,依据牛顿第二定律F=ma,当m越大时,要确保加快度,F就得越大。

但这时分问题就来了,假如速度快到十分挨近光速时,下面的式子的数字就会变得十分十分大,以至于适当挨近光速时,质量会到达挨近无限大的状况,那这时分,假如你还要给你物体持续加快,意味着你需求的能量便是无限大的。(式子我再贴一下,你感受一下。)

也便是说,当物体的速度越挨近光速,加快就越费力,假如你想要加快到光速,从理论上看,你所需求的能量便是无限大。而咱们方才上文也说到了,世界中的天体是有限大的,所以引力势能也是有限大的。所以,底子不行能让一个物体加快到光速的层面。

那什么情况下能够到达光速呢?

其实依据这个理论,咱们能够得出这么一个定论,那便是假如物体的停止质量m0=0,也便是没有停止质量,这个时分,它就能够到达光速。而光就不具有停止质量的,所以它能够到达光速。

最终,咱们来总结一下,其实不存在所谓的“下”,都是引力在作怪。而想把一个物体加快到光速需求无限大的能量,而在世界中不行能存在无限大的天体能够供给无限大的能量,因而不行能把物体加快到光速。而光之所以能够到达光速,实际上是因为光的停止能量是0。

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