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简单测试一下,看看狭义相对论你入门了吗?

这段时间在问答里回答了几个关于光速和时间的问题,都是希望通过乘坐光速飞船去到未来或者逃避死神的,比如乘光速飞船离开地球,两小时后回来会怎样?一个人吃毒药了,几秒钟后就会死,突然坐上光速飞船会怎样?一个物体光速飞向地球,地球会怎样?等等。讨论区里五花八门的说法都有,但大多数人还是没有理解爱因斯坦的相对时空观,在此抛砖引玉,希望有助于理解。

可以说这些问题都和爱因斯坦的狭义相对论有关,但又可以说没有关系,关键就在于很多人混淆了光速和接近光速的问题。一个具有静止质量的物体,理论上可以达到接近光速的任何值,比如光速的99.99999……%,无论多少个9都可以,但却永远不可能达到光速的100%。就是这细微的差别,造成了近光速和光速的截然不同,也造成了多数人理解上的差异,我们甚至可以说,能不能理解近光速和光速的区别,就是狭义相对论是不是已经入门的一块试金石。

一个具有静止质量的物体,能够达到近光速,这是理论,能够达到光速,这是谬论。这是因为在相对论的各项方程里,有一个分母1-(v/c)^2,当物体速度v等于光速c的时候,就意味着分母等于零,这在任何计算中都会导致无意义。比如一个具有静止质量的物体,速度越接近光速,质量就会越来越大,时间变得越来越慢,能量变得越来越大,长度变得越来越短,而一旦速度等于光速,所有这些值就会变成无穷,方程就崩溃了,不再有意义。

讨论无意义的量根本就没有任何意义,比如你的速度达到光速,你的时间就静止了,穿越宇宙中任意两点都不会感到时间的存在;你的质量和动量将变成无穷大,撞到任何一个物体都会引发宇宙大爆炸;你的长度将变成零,好吧,谁知道会是怎么一副怪模样。但这些有什么意义呢?所以我说达到光速和狭义相对论无关,因为狭义相对论并不能理所当然推导出这样的结论,最多在茶余饭后,我们做些这样的假设,幻想一下光速的美妙罢了。光速只能接近,但永不可达到。

但只要不达到光速,哪怕是99.99999……%,不管多少个9,在理论上都可准确计算出物体的质量会增加到多少,时间会减慢到多少,撞上地球太阳会不会毁灭,你会变得有多短。只要能不断加速到接近光速,哪怕是一颗质子,总有一个理论上的速度值,会让它拥有撞毁银河系的能量!

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