物体运动接近光速之后（推荐2篇）

道路的最大车速大多数限定在80-120公里中间。在广阔的宇宙里，尽管沒有限速牌，但沒有物件的车速可以超出10.77×10^8公里。这一纯天然的速度天然屏障便是光速。

专家习惯用秒来测算光速，即3×10^8米/秒。光的最小单位是光子，每一个光子的健身运动速度全是3×10^8米/秒。光子是一种独特的颗粒，它沒有静止不动质量，也就沒有一般 实际意义上的净重。难以想像这全世界居然存有沒有质量却有动能的化学物质，而光子就这样的化学物质。

我们可以将光速与大家可以想起的髙速健身运动的物件多方面较为。以“先行者号”太空探测器为例子，它离去太阳系行星时的速度是60公里/秒，这一速度足能够 在三分钟以内横贯我国，但与光速比起來，这一速度真是便是小乌龟爬。或是能够 想像一下太阳光的健身运动。就在你读这话的情况下，大家太阳系行星中的太阳光、地球上和别的七大行星已经像旋转木马一样紧紧围绕着太阳系的管理中心髙速健身运动，车速约为94.08×10^5千米，即248公里/秒（尽管你对于此事视若无睹）。但是这一速度依然不如光速的1%。

当物体的运动速度贴近光速时，怪异的状况就会出現。这种事情以外的观测者会见到这一物件的长短和质量都会更改，乃至時间也刚开始更改。当宇宙空间飞船以11.55×10^4公里/秒的速度运作时，长短会减少一半；速度越快减少得越大；当速度做到光速时，长短乃至变成0。而针对飞船里的航天员而言，她们眼里的飞船不容易有一切转变，仅仅船仓外眼下的景色被比较严重地缩小了。当飞船以90%光速运作时，它的质量会暴涨，比一切正常状况下的3倍还多——航天员一样觉得不上这类转变。

速度越大，质量越大；速度做到光速时，质量贴近来说是无穷大的。专家早已确认这类状况是真正存有的，由于质量不大的基本粒子能够 在网络加速器中得到非常大的速度，而伴随着速度的增大，颗粒的质量也随着提高。

最终，针对時间也是有一样的规律性：假如立在路面上的人能够 见到飞船里的物件，她们就会见到飞船上的时钟走得慢了，而在航天员眼下数字时钟却沒有很慢；当飞船做到光速时，路面上的人就会见到飞船上的時间彻底终止。

尽管爱因斯坦对时间作了重新评价，牛顿学说的大部分，经过 300 年的考验仍然卓有成效。所以，一位宇航员 1968 年在第一次绕月航行返回途中，说道：“我想，现在主要是伊萨克·牛顿在驾驶飞船了。”这句话突出表明，当年阿波罗计划是如何依赖于牛顿定律来计算空间飞船的轨道的。只有当物体运动的速度接近光速时，牛顿定律才会失效。这种高速运动的情况，与我们的日常经验常常迥然不同，除非是涉及光和电磁作用的场合（这也就是为什么麦克斯韦理论在牛顿的理论框架中非常别扭）。的确，在运动物体的速度远小于光速的极限情况下，例如一辆汽车在公路上行驶时，可以证明，狭义相对论的洛伦兹变换，就等价于经典物理的伽里略变换。换句话说，在这些情况下，狭义相对论就还

原成牛顿物理或经典物理。因此，我们在这一章中要描述的、由相对论而引起的许多奇怪现象，只有当相对运动的速度趋近于光速时，才有重要意义。

长度收缩是一个很好的例证。爱因斯坦指出，接近光速运动的物体，在一个静止的观测者看来，会在运动的方向上变扁。这纯粹是一个相对论性效应：物体实际上一点都没有收缩，仅仅是观测者看来它变扁了。为了说明这一情况，我们想象有一列高速火车，即相对论快车。它只有一节客车，沿铁路线以不变的速度，相对于坐在站台上的观测者飞驰。当它的速度很高时，观测者会看到火车缩短了。但是从客车上的旅客看来，是站台在运动，所以是站台而不是火车，看起来变短了。收缩的程度决定于运动物体的实际速度：当这相对速度趋进于光速时，长度就收缩为零。物体在以相对论性速度运动时的现象，本身就是一个很有意思的课题；直杆变弯曲，自行车轮看起来像曲形飞标，等等。

如果站台上的人能够测量到的话，他们会发现，相对论快车的质量在高速情况下也改变了。与此同时，车上的旅客也会发觉，站台的质量变化了。这是因为相对论预言，运动物体的质量会增加。一个物体的“固有”质量是指，在相对它静止的参考系中所测得的质量。但是在另一个作匀速相对运动的观测者看来，该物体的质量随着物体的速度增加，质量增加的“洛伦兹因子”和长度收缩的因子完全相同。全世界的粒子加速器大量产生出的微粒子，它们这种相对论性的质量增加已被实验观测到，而且发现实验结果在定量上与爱因斯坦的预言完全相符。当物体的速度趋近于光速时，它的质量变成无限大，这样，就需要有一个无限大的力，把它加速到光速。这样一来，我们就可以明白，为什么不可能使一个有质量的物体达到光速，要它超过光速自然就更不用谈了。只有静止质量是零的粒子，才能以光速运动：光子就是一例——量子理论中的光子是跟电磁场联系在一起的。光子只能以光速运动。