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带有质量的实体,运动速度永远不能超过光速(相对论能量公式)

根据爱因斯坦的狭义相对论,光速是不可超越的,这是所有有质量物体的速度极限。从一开始,这一理论就遭到了无数人的质疑和困惑,包括一些著名的物理学家。那么,为什么这个普遍速度极限存在呢?它真的适用于整个宇宙吗?

根据牛顿的理论,只要有足够的力量和能量,我们就能把物体加速到任何速度。虽然还没有人达到过极高的速度,但在爱因斯坦之前,人们认为这是有意义的,至少在理论上是这样。当世界上其他的人都认为光速是理所当然的时候,爱因斯坦却提出了异议,他认为任何有质量的物质,或者任何有质量的粒子,都不可能以光速运动。
爱因斯坦为什么这么说?根据狭义相对论,一个质量粒子的总能量可以用一个简单的公式来计算:它的静止能量除以洛伦兹因子。因此,物体运动得越快,它所包含的总能量就越高。而且,就像相对论动量一样,粒子的相对论能量随着速度的飙升越来越接近光速而呈指数级爆炸。

如果你有兴趣,你可以看看爱因斯坦的相对论能量公式,在此基础上你可以更好地理解。现在,举个例子,假设你是粒子加速器的操作者,你向亚原子粒子注入能量,试图让它们加速。然而,在某个时刻,你意识到要使粒子的速度翻倍,你需要注入四倍的能量;然后,要使粒子的速度再翻倍,需要注入的能量要增加八倍;所以,如果你想使粒子的速度翻倍,这次你应该注入多少能量?16倍!以此类推,这是指数增长。
当粒子的相对速度接近光速c时,所需的能量呈指数增长,直到它接近无穷,直到你意识到你永远不可能把一个有质量的粒子加速到光速度C,因为要做到这一点,你必须有无限的能量来支持它,这显然是不可能的。

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