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光速无法被超越,其根本原因是什么?

发布网友发布时间：2022-05-27 08:02

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热心网友时间：2022-07-07 19:23

光速一直以来都是一个老生常谈的话题，我们也会经常在科幻电影中看到利用虫洞或其他技术让飞船实现亚光速飞行进行星际旅行，不过以目前的科学理论来说，这些科幻技术是不可能实现的。

光速每秒299792458米，是宇宙中物质运动速度的上限，而光速不可超越则是出自于爱因斯坦的狭义相对论。在狭义相对论中提到：有质量的物体是不可能超越光速的，只能无限地接近光速，却永远都无法达到光速。

狭义相对论。

首先从要从爱因斯坦的质能方程E=mc²说起。在此方程中，物质的质量m和能量E是等价的，即物质的质量越大，其能量也就越大，同时也意味着物质所含能量越大，那它的质量也就越大，这也就是说当速度越来越接近光速的时候，质量将会增加。

当一艘飞船以90%的光速飞行，那它此时的质量是飞船相对静止时的两倍，并且还意味着其引擎也要加倍输出才能使飞船加速前进。

即一个物体的运动速度越大，其质量就会越大，那么维持其高速运行时所需的能量也就越大，当物体接近光速时，其维持接近光速运动的能量就趋近于无穷大，也就是质增效应，因此物体不可能达到光速。

其实从这个公式中，我们也可以发现，当物体的速度v为光速的时候，代入公式，分母为0，在数学中，这种情况下代表的是无穷大，也就是说这个时候，物体的质量是无穷大。

而当物体的速度超过了光速，根号里面的值就变成了复数，分母中的结果会产生虚数，而实际中，虚数的存在是没有实际意义的，因此不允许物体超过光速。

那为什么光可以达到光速呢？

光具有波粒二象性，从波的角度来看，光子具有两种可能的偏振态和三个正交的波矢分量，决定了它的波长和传播方向；

而从粒子的角度来看，光子静止质量为零，电荷为零，半衰期无限长。在相对论中，光子由于无法静止，所以它没有静止质量，只具有相对论质量（动质量），因此光子能够以光速运行主要是因为其静止质量为零。

但宇宙中也存在着一些超光速现象，并且也没有违背相对论，因为在相对论所中描述的”光速不能被超越”有个前提条件，那就是有质量的物质不能达到光速。

一、量子纠缠

指的是“A”和“B”两个粒子互为纠缠状态，如果将这两个粒子放置在相距几百亿光年的宇宙两端，只要A做了一个动作，B则会和A同步做相同的动作，反之亦然，这种信息传递被科学界认为是超光速的。

二、宇宙膨胀速度

根据当前的主流理论，宇宙来源于138亿年前的一场大爆炸，但我们目前可观测的宇宙半径为460亿光年，也就是说在过去的138亿年中，宇宙至少膨胀了460亿光年，这样计算的话，宇宙膨胀的速度至少为光速的3倍多。考虑到宇宙的实际大小还要远大于930亿光年，所以宇宙膨胀的速度还要快的多。

三、虫洞理论

虫洞（爱因斯坦—罗森桥）在上世纪30年代由爱因斯坦提出存在于宇宙之间一种连接两个不同宇宙时空的便捷通道，科学家也都对此抱有很浓厚的兴趣，因为虫洞可以作为“超光速”星际旅行的一种方式，而且虫洞理论也并没有违背相对论，因为它是通过改变空间结构来实现超光速的。

目前人类所创造的速度极限是由粒子对撞机中实现的，粒子加速器的原理是利用电场加速粒子，使用磁场将带电粒子控制在加速环中加速，即磁场、加速环越大，粒子获得的能量也越高。

在实验室内，大型强子对撞机中质子获得的能量是6.5 TeV，速度已经达到了0.9999999896c，299,792,455 m / s，而一个电子要比质子轻1836倍。

人类有史以来最快的加速粒子是在LEP电子对撞机中实现的，其获得的能量为104.5GeV，速度达到了0.999999999988c，299,792,457.9964m/s，仅仅比真空中的光慢3.6毫米/秒。

总结

在爱因斯坦的狭义相对论中所提到的光速不可超越，指的是任何有质量的物体都不可能在真空中达到光速，即光速是物质运动速度的极限，而非物质世界的速度并不受光速影响。如今，人类在宇宙中所发现的超光速现象其实都是与空间有关，并不违背相对论。

热心网友时间：2022-07-07 20:41

光速就是光波或者电滋波在真空或者其它介质中的传播速度。

罗杰·拉索尔说过：

“物体的运动速度越快，它就会变得越重；而物体变得越重，要想加速也就越难，因此你永远不可能达到光速。”

而光具有波粒二象性，波很容易解释，就是某一个物理量（质量，长度，时间）在扰动或振动时产生的一种运动现象，而粒子是构成一切物质的基本成分。

光具有波粒二象性，当它处于静止状态的时候就是光粒子，光粒子即光子的静止质量为零，当光子运动时即为光波，光波是有能量有质量和动量的。

因为光子静止质量为零，它就可以在真空中自由穿梭以波的形式传播，不存在加速，开始即是最高速，无法超越。

下面我们来聊两个有效的效应：

一、时间膨胀效应

光的速度为30万每秒，当我们在快速运动中带着一只钟表，你身上的表就静止的表时间要过的慢，假如你现在的运动速度为1万公里每秒，那么你身上的表就比静止的表慢了1/30秒，因为这个时间膨胀效应的存在，所以我们经常会说超光速能够让我们看到过去，其实你的时间变慢了，而别人的时间是正常的。

二、尺缩效应

我们拿胖胖举例，胖胖是谁不重要，一只胖胖躺在地上，我可以拿尺子量出他的长度，大概是一米八（胖胖笑了），而另一只胖胖在做匀速的直线运动，我想量出另一只胖胖的长度，我只要在空间标记两个点，然后再量出两点之间的距离，你会发现根据这只运动胖胖的时速，他的长度在变短，也许只有一米七八了（胖胖不高兴了），运动的越快，缩减的越厉害。

有人说，可是长度跟时间有啥关系，这个尺缩效应跟光速又有啥关系，我们现在把另一个胖胖的长度换成距离，其实更为合适，那么距离就是速度乘以时间，这时候你加上时间膨胀效应之后，由于速度越快时间越被长则相对于静止的来说，时间变短，测量出这只运动胖胖的距离（即长度）也就变小了。尺缩效应证明了时间膨胀效应的存在，时间膨胀效应让回到过去成为一种经常被拿出来假设的事情。

比如说，我们现在以超光速坐上飞船向宇宙出发，以飞船上时间来算，一年后你回来，可能地球已经过去了NNNN年，那么你对于地球时间来说，你等于穿越到了地球的未来。

但是只要有质量的物体都会受到时间膨胀和尺缩效应的影响，会被改变，根据前面的概念你会知道速度越快则质量越大需要的能量越大，当你需要超越光速需要的能量根本是不能想像的，而光是不会受其影响的，因为光没有质量，光的速度是一个恒定值，那就是说依照现在有物理学来说，在我们所认识的物质中没有谁能比光更快，超过了就不科学了。

光速是最大值，一旦超过光速，理论上就会成为负数，出现负数之后会发生什么，就跟你问：人死后去哪里一样。只有死过的人才知道。也许能看到暗物质，虫洞啥的，坐标扭曲，进入更高维度的空间啥的。

热心网友时间：2022-07-07 22:16

光速是频率，物质也是频率。光是能量，物质是能量转化成的具体。所以物质的频率，一定低于光的频率，而速度也可理解成频率。…当物质接近光速，物质会在频率下转换成能量态，没了物质，就没有物质能超光速的成立。…频率之下的叠加，受限频率的上限，即叠加的速度不会超过光速。除非你提供的叠加频率超过了光的频率，那么你这是先超了光速，才能成功的叠加出超光速。
………光速，就是速度的上限，你以速度去超过光速，是受制于规则的，这事你成不了。…所有的设定，所有的上限，都是用来突破的。没有突破之前，是因为底蕴的积攒，还不足以撬开封印而已。这事，得以速度之外的规则，来突破这种设定，很多悖论看似无解，跳出了系统的*，解就出来了。进化不出高于生态的生命，可以造人啊。物质约束不了四亿度的高温，可以用等离子磁场约束啊。