為什麼不可能超越真空光速?

時間 2021-06-07 16:57:29

1樓:小咖啡

樓主問了兩個問題

一、為何不能超越光速

從運動學角度

按照狹相速度變換公式 v'=(v+u)/(1+vu/cc)

這個式子v或u無限趨於c,v'才趨於c

v和u其中有乙個等於c,那麼不管另乙個多大,即使是0.999999c,結果還是為c

所以運動學上,通過慣性系變換,不可能達到或超過光速

這就是吧裡常有的問題,車上拿手電筒發光,地面上看是否超光速,不超,依然為c

從狹相動力學角度

牛頓第二定律方程F=ma並不具備洛倫茲協變性

因此這方程在相對論看來是不對的,狹相中動力學描述採用的是四維動量、四維力等

比起三維動量、三維力,其空間部分都要除以乙個洛倫茲因子

若把有質物體加到光速,如果限定時間,就需要無限大的推力

如果用恒等推力,則需要無窮大的時間

所以永遠不可能加速到光速

想知道為什麼有質物體為什麼無法達到光速? - 小咖啡的回答 - 知乎

想知道為什麼有質物體為什麼無法達到光速?

二、如果超越了光速,會發生什麼?

會發生哪些事情,這個涉及的方面太多,具體請樓主查科學嚴謹的教科級資料,千萬別看科幻科普

不過,我說乙個可能樓主或很多人關心的,會不會時間倒流

答案:否。至少相對論理論中從來沒有推導出超光速導致時間倒流的預言

1、不少人用「洛倫茲因子中,v>c根號下是負數,因此超光速時間倒流,或者說運動越快時間越慢,達到光速時間停止,因此超光速時間倒流」,這話是毫無邏輯性慣性思維意淫的結果,狹相中包含洛倫茲因子的公式或方程,本身適用範圍就是v2、從狹義相對論閔圖分析,畫一條斜率大於45°的世界線(代表超光速運動觀測者)試試,或者反過來小於-45°試試,並不能得出讓粒子運動到過去(與其他某粒子世界線若有兩個交點,比如折返超光速運動,後面交點的ct值比前面還小),不會出現括號裡說的。世界線切矢並未指向編時過去

3、有人說,超光速可以向過去發訊號。還是拿那根斜率大於45°的世界線來說,在前後兩個時刻發射兩顆子彈,分別在兩個瞬間擊中乙個靜止觀測者(豎的世界線)。的確,後發射的子彈會先到達,但這和回到過去無關。

就算不超光速只要子彈速度比這個運動觀測者的速度小(子彈世界線與ct軸夾角比該觀測者的小),那閔圖上分析必然後發射的子彈擊中靜止觀測者的時刻更早。這不叫時間倒流,只是因為後發射的子彈距離靜止觀測者更近而已。向過去發訊號的意思應該是,除非訊號世界線的切矢指向編時過去,平直時空中是無法實現的。

5、最後說下。在相對論理論中確實有可能回到過去,但不是超光速,而是某種特殊時空結構,導致理論上可能存在閉合類時線,但實際上能否存在需要滿足其他條件,而且閉合類時線的出現與因果律遭破壞是兩個問題,自洽過程可以在閉合類時線出現的情況下依然保護因果律(具體見梁書中冊)。這就像對白洞的預言一樣,理論上不等於實際上,實際上存不存在有待某些初始條件的研究結果,即這些初始條件是否會違反一些東西,比如能量條件、守恆律之類的。

而且就算全部都滿足,必然對時空結果有一些要求,在我們這個宇宙的初始條件導致的演化下能否製造或者天然存在出這種時空結構,也需要研究。

結論:愛因斯坦從來沒有說過超光速時間倒流,後人根據相對論的理論也從來沒有推導出【平直時空的慣性座標系中】超光速和時間倒流有什麼關係。這種想法純粹是科幻發燒友或電影導演的意淫以及不系統學習思考道聽途說的結果。

2樓:尋風

光速不可超越來自乙個合理的假設:世界線不能從類時或類光轉化為類空這在相對論框架下沒法證明,因為所謂的證明,在證明的過程中或早或晚都有洛倫茲因子 出現

這就直接引入了 ,相當於執果索果

因為 化簡得 ,顯然 對任意的 均成立

自然引入 就相當於你預設了

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