對(duì)于光,我們知道的不少了,不少人知道相對(duì)論限制任何正常的物體超光速,但不知道到底為什么.
我作為一個(gè)物理愛好者,理解這些想知道的且有興趣的人.
于是,有了這篇文章.
這里先說個(gè)公式：m=m0/√(1-v^2/c^2).
其中m代表物體的動(dòng)質(zhì)量,即物體運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量,m0是靜止質(zhì)量.經(jīng)典物理學(xué)不區(qū)分這兩個(gè)量,因?yàn)樵诤暧^低速運(yùn)動(dòng)當(dāng)中,這兩個(gè)物理量幾乎相同～其中c指光速,即3*10^8m/s,v就是物體運(yùn)動(dòng)速度了.
從中我們可以清楚地看到,當(dāng)v趨于0時(shí),v^2/c^2就趨于零,所以（1- v^2/c^2）就趨于1,√(1-v^2/c^2)也趨于1.這樣,m0/√(1-v^2/c^2)近乎等于m0.
而當(dāng)v接近于光速c時(shí)v^2/c^2趨于1,則 (1-v^2/c^2)趨于0,這時(shí)候,m0/√(1-v^2/c^2)跟m0就相差很多了
代入兩個(gè)極限數(shù)值或許更好理
當(dāng)v=0時(shí),m= m0/√(1-v^2/c^2)= m0/√(1-0)=m0,也就是說,物體在靜止時(shí)動(dòng)質(zhì)量等于靜質(zhì)量——當(dāng)然了,物體不動(dòng)的時(shí)候哪來的動(dòng)質(zhì)量,可見理論與數(shù)學(xué)符合得很好.
而當(dāng)v=c時(shí),m0/√(1-v^2/c^2)= m0/√(1-1)=m0/0,因?yàn)閤/0(x>0)表無限大——舉個(gè)例子：路程s=x(x>0),速度是0,時(shí)間就等于s/v=x/0,而速度是零說明永遠(yuǎn)到不了,時(shí)間也就無限大,因此,m0/0表示的是質(zhì)量無限大.
而又因?yàn)橘|(zhì)量與能量等價(jià)——
如果你不知道,想想那些不懂相對(duì)論的人每天掛在嘴邊的e=mc^2.
c我們說過了是常數(shù)光速,e時(shí)物體的內(nèi)能,從中我們看出物體內(nèi)能與質(zhì)量的關(guān)系,如果一物體要想達(dá)到光速使其動(dòng)質(zhì)量無限大,就需要有無限大的能量去推它,然而,無限的能量是不存在的,所以正常的物體不僅不能超光速,也不能達(dá)到光速.
實(shí)際上通過這個(gè)公式還能更容易的說明正常物體不能超光速,當(dāng)v>c時(shí),(1-v^2/c^2)