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为什么说光速是宇宙最快的速度?

 大隆龙 2017-08-19

对于任何携带能量和信息的物质,光速是它们的运动速度上限,这是由爱因斯坦的狭义相对论所限制的。狭义相对论禁止超光速,真空中的光速是宇宙最快的速度,其精确值为299792458 m/s。

当拥有静止质量的物体运动时,它的质量也会随之增加。虽然这听起来有悖常识,但事实确实如此,因为日常生活中的速度都是远低于光速,相对论效应非常不明显,所以我们很难察觉。具体我们可以看一下物体的运动质量公式:

M为运动质量,m为相对静止质量,v为运动速度,c为光速。

如果物体的速度为120 km/h,通过计算可知,物体的质量增加了0.000000000000618%,这样的质量增加基本可以忽略不计,所以我们很难有所察觉。然而,如果速度足够接近光速,物体的质量将会显著增加。例如,一部质量为150克的手机在达到光速的99.9999999%时,它的质量将高达3.4吨,此时的相对论效应非常显著。

总之,物体的运动速度越快,其质量就越大,继续加速所需的能量也越大。如果速度无限趋近于光速,物体的质量将趋近于无穷大,想要使物体继续加速,就需要无穷大的能量。显然,这是不可能的,所以物体的速度永远不会达到光速,更不会超过光速。

另外,从上面的公式也可以看出,如果速度大于等于光速,这个公式将变得没有意义。因此,光速是宇宙最快的速度,任何拥有静止质量的物质都无法达到或者超过光速。

自诞生以来,狭义相对论已经通过了诸多的实验检验,人类至今也没有发现任何超光速的物质,因为这正是狭义相对论所禁止的。

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