科学探索运动的物体质量增加,从而使得物体无法达到光速?


导读:运动的物体质量增加 , 从而使得物体无法达到光速?以下3个回答 , 让你深刻理解这个问题 。
1、之前的几期文章中 , 我们多次谈到三个效应 , 运动物体的“长度收缩”、“时间膨胀”、“质量变大” 。 其中前面2个我们都已经量化的给出了公式 , 并举例计算出了效应的具体数值 , 今天我们来质量变大如何计算 。
还是要说点 , 质量变大这个效应 , 是相对于参考系而已 。 比如一根钢管地面上静止 , 你去测量发现质量是:1kg 。 当这根钢管以1/2c速度远离你时 , 你会发现 , 这根钢管质量变成100kg了 , 这就是质量变大效应 。 但是当你把钢管又静止于地面 , 你会发现钢管又变回1kg了 , 这就是效应消失 , 因为你选择了与原来相同的参考系
不过大家觉得参考系切换回原来 , 质量就恢复 , 还有没有其他办法使得质量也恢复 。 那很简答 , 你只需要骑着这根钢管一起走 , 然后你在钢管上测量质量 , 发现也是1kg 。 为什么?因为你和钢管静止于地面 , 与你和钢管一起相同速度运动 , 这两种效果是等效的 , 也就是说如果把钢管变为列车 , 列车封闭你看不见外面 , 你和列车一起静止与地面 , 与你和列车一起1/2C速度运动 , 车里的你根据无法区别到底属于哪种情况 。
所以大家理解效应消失 , 一定不要绝对的理解成为 , 参考系切换回原来 , 效应消失 , 要理解成为参考系变为“原来的等效参考系” , 效应即可消失 。 而等效参考系可以有很多的 , 比如刚刚的你和钢管一起静止地面 , 这属于第一种等效 。 你坐着钢管一起运动 , 属于第二种效应 。 钢管以1/2c速度运动 , 你坐在一辆列车也和钢管一起以1/2c速度运动 , 这属于第三种等效 。 这三种参考系 , 你测量出的钢管都是1kg 。
那么到底运动物体质量会变多大?下面给出质量增加公式:
其中m0是本征质量(不了解本征概念 , 建议看看往期的内容) , m就是物体运动后地面人看物体的质量 , v是物体相对于地面运动速度 。 大家可以看出当物体运动速度v越大 , 整个根号下面的值就会越小 , 而分母越小 , 算出来的m值就会越大 。 当v=0 , 可以算出m=m0:即速度为0 , 质量不变 。 当v=c , 可以算出m=正无穷大 , 也就是速度为光速 , 质量会变得无穷大 。

科学探索运动的物体质量增加,从而使得物体无法达到光速?
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2、光速:299792458m/秒 。 如此看来 , 光速只是一串数字 , 牛顿曾经告诉我们 , 只要为一个物体提供加速度 , 就可以一直加速 , 看起来光速似乎完全可以到达 , 然而可惜的是 , 爱因斯坦告诉我们 , 你超重了 , 到不了光速(有质量便是“超重”)!
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牛顿如何到达光速?
高中我们都学过动能公式 , 作为一个必考公式 , 相信大家都能记住 。 利用动能公式 , 我们可以算出一个物体加速到光速所需要的能量 。
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假设有一个重100000kg的航天器 , 在太空中加速的光速 。 我们使用牛顿的公式 , 可以得到以下结果:
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只要给我4.5*10^21J的能量 , 就可以将航天器加速到光速 , 从而在宇宙中快速穿梭 , 完成星际航行!然而这个能量值是什么概念呢?
目前人类兆瓦级发电站 , 每秒大约产出11亿J能量 , 达到牛顿方程需要的能量需要9*10^12秒 , 大约是285000年 。
【科学探索运动的物体质量增加,从而使得物体无法达到光速?】