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速度的極限就是光速嗎?為什麼?

在相對論里,愛因斯坦提出光速是速度的極限的猜想,這一猜想在實踐上和理論上都有待於探討。根據質量與能量的變化,粒子的質量變能量,能量有多大,速度就有多大。假如,粒子的整個質量徹底變為能量,那麼,粒子的能量就達到極限,粒子的速度也達到極限。假如,光子沒有引力質量,反映出光子的整個質量已徹底變為能量,也就是說光子的能量已達到極限,那麼 光子的速度達到極限。這就是光速極限的道理。光速,就我們所知而言,是一道不可逾越的障礙。如果你和我一樣是個科幻迷,這將是一個壞消息。幾乎可以肯定,在除地球之外的太陽系中不存在有智慧的生命。然而恆星間的距離太遠了!我們即使以光速運行,到達最近的恆星也要花上4年時間。所以沒有比光快的交通手段,將很可能無法在銀河系中遊盪並與異型文明相遇,為爭奪銀河系的帝位而戰,等等。另一方面,由於長度收縮,或許情況並非那樣令人絕望。

假設你登上一條飛船,以接近光速飛往10光年以外的一顆恆星。從地球的參照系看來,這個旅行將持續10年。然而對於這次旅行中的乘客而言,長度縮短了。因此這個旅行只用了不到10年的時間。並且飛船飛行得越接近光速,(相對於地球和恆星的)長度收縮得也越多(你也可以從時間膨脹的角度考慮這個問題)。為建造一艘可以像這樣無限加速的飛船,現在看來有無窮的技術困難。這些困難可能會被證實是不可克服的,那麼我們就只能在幻想的空間遨遊;但如果它們是可以克服的,並且如果我們人類可以活得足夠長以克服它們,那麼我剛才所描述的正是依據狹義相對論的理論上(可行的)遠程宇宙旅行。當然,許多科幻小說仍然加入了超光速飛行。但它們也常常不得不在其中引入一些奇怪的概念,如:"時空扭曲"、"超時空"。最終的情況是:就我們今天所知的時、空而言,超光速飛行是不可能的。但如果你喜歡,你總可以寄希望於某種時空的"窗口"或一個全新的,允許物體超光速運動的物理分枝被發現。超光速是一種相對概念。一般定義的光速是1C也就是真空中的光速。但如果介質的密度越大,光速就會越慢。假定一種物質的密度使光速降到0.5C,那麼中微子就可以很簡單的超光速了。


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