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为什么光比任何东西都快?

  我们常说光是物体运动速度的上限,也就是说任何物体的运动速度都不可能超越光速,这实际上是狭义相对论的一项结论:
  在数学层面上,物体运动速度不能超过光速,否则数学式将没有意义。
  在物理层面上,物体的质量随运动速度的变化而变化,速度越快,质量越大,而更大的质量就需要更多的能量作进一步加速,当接近光速时,耗能无限逼近无穷,因此达到光速成为了不可能。
  究其本质原因,则是两条原理:光速不变原理和狭义相对性原理
  光速不变原理告诉我们,在任意惯性系下,真空光速始终为一个固定的值(约为30万公里每秒)。这句话换种说法就是光速不可叠加,比方说我站在地面观察一辆速度为1万公里每秒的汽车(假设),而汽车的大灯向前射出强烈的灯光,试问此时的灯光速度为多少呢?
  按照我们常规理解来讲,灯光的速度应该是光速叠加上汽车的行驶速度,也就是约为每秒31万公里,然而事实却并非如此,因为光速不变原理的存在,我们站在地面上观测所得到的结论,仍旧是30万公里每秒(车内观测的结果也是如此)。
  不过光速不变原理并没有直接说明光速是物体运动速度的上限,想要证明这点,我们还需要狭义相对性原理的帮助。
  简单来说,狭义相对性原理是力学相对性原理的升级版,后者认为力学规律在任意惯性系下都保持一致,而狭义相对性原理则直接将力学规律改为自然规律,认为客观世界的一些物理规律在任意惯性系下都保持不变。
  洛伦兹变换式
  在这样的基础上,结合光速不变原理,通过数学推演,我们可以得到一个关于时间空间的变换式(被称为洛伦兹变换式),这个变换式是整个狭义相对论的核心,有了这个,才有了后来的"钟慢尺缩"、"质增效应"、"质能方程"等一系列被我们"津津乐道"的物理结论。
  而光速之所以被认为是所有物体运动速度的上限,正是由这个变换式得到的,为了更好的理解,我们可以从质增效应出发,所谓质增效应就是指物体的运动速度越接近光速,则其质量就越趋向于无穷(这里涉及动质量,虽然这个概念现在已经不用了,但在相对论发展早期,还是被广泛使用的)。
  而我们知道,一个物体的速度是逐渐变化的,也就是要一次一次的加速才能够是速度上升,而质增效应则为这个过程设置了一个不可逾越的壁垒,因为在接近光速时,物体质量的增加导致加速变得尤为困难,所需要的耗能接近于无穷,因此光速就成了物体运动速度的上限。期待您的点评和关注哦!

科学家在实验室首次观察到量子自旋液体状态物理学家AndreaBianchi在其实验室创造的一种磁性材料中观察到了量子自旋液体状态。不是每天都有人在量子物理学中发现一种新的物质状态,量子物理学是专门用来描述原子和亚原子粒子火星上的离散极光是如何形成的?物理学家有新发现,带你揭秘图为离散极光在火星研究的领域,物理学家有新发现了,原来是国外的天体物理学家宣布揭开了火星的著名景观离散极光的神秘面纱,并表示该研究成果还能用于类比地球上离散极光的形成过程。对此,有如果进化论是真的,为什么黑猩猩不能像人类一样说话?在人类独一无二的所有能力中,最突出的是我们的说话能力。这使我们有别于所有其他物种,甚至是我们在进化时间线上的近亲猿类。对遗传物质和化石的详细研究,可以追溯到大约78百万年前人类从黑戴森球与恒星开发也许现在写这样的文章太过于悬乎。甚至于戴森球这样的结构是否能够实现都是一个问题。然而人类对于星系的改造是必然的,二级文明的要求是开始利用恒星能源。利用恒星能源仅仅是第一步,戴森球不气候学家联名上书模型的使用夸大了全球变暖的影响到本世纪中叶,北极将成为多雨地区,比预期提前数十年。到2100年,美国西部森林火灾造成的空气污染可能会增加两倍。几百年后,海洋即将出现物种大灭绝。图源pixabay。com这样惊人哈勃捕捉到巨大椭圆星系的中心区域揭示其复杂的层状外壳美国宇航局(NASA)公布了一张新的哈勃太空望远镜图像,该望远镜捕捉到了巨大椭圆星系NGC474的中心区域。NGC474距离地球约1亿光年,横跨约25万光年这比我们的银河系还要大2大型强子对撞机找到测量夸克质量的新方法大型强子对撞机ALICE实验首次直接测量了一种被称为死锥的现象,这使物理学家能够直接测量一种被称为粲夸克的基本粒子的质量。形成我们周围可见宇宙的许多粒子实际上是由质量较小的基本粒子科学家利用果蝇寻找人体摄入塑料危险性的新线索围绕着塑料的微小碎片进入人体各个角落的证据已经开始建立起来,最近科学家们首次在活体肺部和血液中发现了这些颗粒。这对我们的健康意味着什么仍是一个巨大的未知数,但科学家们已经转向以可靠量子定位能否替代卫星导航来源中国科普网视觉中国供图目前,全世界大量的设备都依赖卫星定位系统来定位和导航,但是,卫星定位系统的信号有时会被阻塞或是被劫持,而无需卫星定位的量子定位技术,将可以实现新型定位导航极小高性能量子感应器问世科学家造出了一个智能感应器,只有不到一根头发直径的千分之一那么大,却能同时感应光的强度偏振度和波长等多方面信息,在天文医疗和远程感应方面有广泛的用途。这项研究由耶鲁大学工程与科学系科学的钻面(上)让科研成为原创故事的发源地多面的钻石科学研究是近代人类在探索自然改变自然制造工具的道路上一项创举,科学研究取得的成果犹如一颗颗耀眼的钻石,在历史长河中熠熠发光。钻石是科学家智慧的结晶,不仅是珍贵不仅是美丽的
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