为什么人们常说,没有什么能比光速更快?

时间:2022-08-10 10:18:36   作者:
速度不是问题,而是加速度。没有加速度就不能有速度,也不能加速到光速,或者超过光速。而且,光速是可以轻易超越的,但仅限于你,如果你是宇航员的话。

为什么?怎么做?我将解释如下:我不会用数学方程和因果关系来烦你们。我将直观地解释。首先,你必须知道时间膨胀,即速度越快,时间膨胀就会呈指数增长(实际上是渐近增长!)渐进是关键!(为什么是时间膨胀?这很容易解释,见下文,为极客的额外细节。)

所以,你建造了一个超级强大的火箭,你想要加速超过光速。你计算出,在一个恒定的X加速度下,你会达到光速c,假设是1000秒。为了保持恒定的加速度,你必须一直踩油门,你的引擎每秒钟要燃烧10升超级燃料。现在,在最初的几秒内,直到你达到光速的75%,你的计算还可以,但之后,时间膨胀开始变得重要起来!

由于时间膨胀,在你的飞船里,在75%的温度下,每过一秒,外界的观察者就会过1.5秒。所以,外面的观察者看到你少消耗了33%的燃料(1.5秒10升)所以很明显加速度下降了。然后是87%的c, 1秒对你来说就是2秒对观察者来说,所以我们看到现在你用1秒消耗了一半的燃料。我们看到加速度下降了一半。在较低的加速度下,你仍然会加速,但现在你需要两倍的时间来增加相同的速度。

当你达到0.995 5c时,你仍然在你的时间里燃烧了10升/秒,但对于我们,外部的观察者,我们看到你只燃烧了1升/秒,因为现在,在0.995 5c,你的1秒时间对我们其他人来说就是10秒,所以,显然我们看到你的加速度现在慢了10倍。

然后,当你只增加了很小的一部分,只增加了0.005%的速度,达到0.9995c,飞船上的1秒变成了这里的100秒,所以我们看到你每秒只消耗0.1升燃料,你的加速度是原来的100倍。

然后,loooong时间后(对我们),你获得速度仅增加了0.00005%,达到0.9999999999999995摄氏度但是现在每一秒对你对我们整个一年,和你从你的初始加速度和加速度只有0.000000047仍然以一种渐近的方式减少,你越接近光速,更戏剧性的时间膨胀成为一秒钟,你就变成了1000年,那么1000000000年等等。此外,你的速度增益下降,越来越接近于零。

所以你看,你永远没有足够的时间来加速超过光速。如果你认为你可以以某种方式补偿,让计算机注入越来越多的燃料,以保持相同的加速度,请意识到你必须增加燃料,数千,然后是数百万,然后是数十亿,然后是万亿,在某一点上,你将需要燃烧超过整个宇宙的质量的燃料,每秒钟仍然没有达到光速。

就连科幻小说的作者也知道这一点,为了避免这种不可能的长时间加速,他们通常会发出船长跳的命令:“跳到光速!”

我希望你现在明白了为什么你不能达到光速,或者超越光速。为了简单起见,我甚至没有提到质量的渐进增加(船的质量接近无穷!)

但好消息是,即使你在技术上还没有达到光速c,你也会非常接近光速,并且有很大的速度,所以,在你的时间里,只有1000秒(更准确地说,只有最后一秒的最后几分之一秒),你会穿越整个宇宙。

理解时间膨胀:首先,请理解,时间不是你可以膨胀或收缩的东西。所有的观察者不可能只有一次把它作为一个单一的标准来衡量。每一个移动的观察者都有并测量他适当的个人时间。所以对于宇航员来说,时间流动的感觉和静止的宇航员是完全相同的,只是当与地球相比时,宇航员看到他的时间慢了。我们都生活在时空中。只是一件事,不是两件。在我们的时空结构中,我们总是以c速度在时间中旅行,而在空间中要慢得多。但空间速度的每一次增加都是从时间速度中提取的。所以我们在空间中走得越快,我们在时间中走得就越慢。在c点,我们的时间速度为零,时间流停止,我们的速度只在空间中,我们只在空间中旅行,时间为零。(这也使得任何一艘假设在c点航行的船都不可能知道什么时候停下来,因为船上没有可以想象到的计时器或计数器。)

另一个关于为什么不能更快的论点是:严格地说,从宇航员的角度来看,他们不仅很容易达到,而且很容易超过光速的许多倍,达到无限的速度。

要理解:在经典力学中我们知道速度=空间/时间。但由于时间膨胀,当你使用0.995 5c时,你的时间会慢10倍(洛伦兹因子)。所以,在你的飞船上呆1年,在这里就是10年。如果你去了10光年外的一颗恒星,我们会看到你旅行了10年,但从你的角度来看,你将在1年内到达目的地,所以从严格的经典公式速度=空间/时间和你的飞船时钟,你已经旅行了10倍光速!
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