如果质量为10 g的子弹确实可以加速到光速,更不用说地球了,甚至整个太阳系都会被摧毁。但是,根据相对论爱因斯坦的特殊理论,质量为10 g的子弹不能加速到光速。那么到底发生了什么?
今天,让我们谈谈这个话题。
狭义相对论
我们知道物理学实际上分为古典物理学和现代物理学。古典物理学是指基于力学牛顿和方程麦克斯韦的科学理论。
现代物理学是基于相对论和量子力学的科学理论。
牛顿力学描述了处于低速宏观状态下的物体的运动,而相对论描述了具有高重力或高速度的物体的运动(在光速附近)。
牛顿中的力学描述实际上是相对论在低宏观速度下的近似解,这意味着相对论的应用范围更广。在相对论的框架下,我们可以获得物体的质量随运动状态的变化而变化的结果。您可能想知道,力学牛顿不是那样的。实际上,低速宏也具有质量改变的效果,但是它很小。在牛顿时代没有办法测量它,因此牛顿会感觉到质量不会随着物体状态的变化而变化。
根据相对论,我们计算了移动物体的质量。以下是等式。
通过该方程式,我们可以获得以下结果:随着速度接近光速,物体的质量会急剧增大。
当物体的速度从光速大约达到99%时,物体的质量将扩大到7.07倍,而10克子弹将变成70.7克子弹;
当物体的速度从光速大约为99.9%时,物体的质量将扩大到22.4倍,而10克子弹将变成224克子弹;
当物体的速度约为光速的99.99%时,物体的质量将扩大到70.7倍,而10克子弹将变成707克子弹;
当物体的速度约为光速的99.999%时,物体的质量将扩大到227倍,而10 g的子弹将变成2270 g的子弹;
当物体的速度约为光速的99.99999999%时,物体的质量将扩大到70711倍。 10克子弹将变成707110克子弹;
然后,我们对光速的关注越多,质量膨胀的效果就越强烈,也就是说,质量越大。我们需要知道的是,体质的数量越大,加速它所需的能量就越大。当物体到达光速时,质量将扩大到几乎无限,即所需的能量实际上是无限的。
因此,我们不可能将质量对象加速到光速,因为即使我们耗尽了能量,我们也只能无限接近光速,而不能无限接近光速。
如果达到光速
为继续讨论,假设我们可以使这10克子弹的速度达到光速。那么会发生什么呢?
我们可以说它可以在宇宙中占主导地位。无论如何击中它并摧毁整个太阳系都没关系。那么为什么会这样呢?
枪支发射的子弹之所以如此强大的原因实质上是因为子弹运行很快。速度约为300〜500m/s,而快速的则超过800m/s。
光速飞行子弹具有无限质量,其后的光速为3 * 10 ^ 8m/s,大约是普通子弹速度的10 ^ 6倍,因此其能量也是无限的,是的,破坏力无法估算。当它撞击天体时,天体将被它直接破坏。
刘慈欣这是科幻小说《三体》所写的。在他的书中,他描述了一种宇宙清洁器,它的文明程度高于地球,也被称为歌唱文明。这种歌唱文明后来摧毁了地球,最常用的歌唱文明方法被称为质量点。你是什么意思
实际上,它表示体积很小的物体,其速度非常接近光速。歌唱文明把它扔进了天体,这个天体将被摧毁。这里使用的是相对论中大规模扩张的影响。
但是我们需要知道的是,歌唱文明使用的质量点仅接近光速,而不是光速。因此,当子弹加速至光速时,其功率远大于质量点。
相对论将失败
但是,客观上讲,如果您真的将子弹加速到光速,则意味着相对论是错误的。相对论的基础是不变性和相对论的光速原理。不变性原理光速可用于推断材料,信息和传输极限速度能量为光速。无法将静态质量的物体加速到光速。子弹具有静态质量。如果真的加速到光速,则意味着光速不变原理是错误的,而相对论也是错误的。
但是现在看来,一百多年来的各种验证实验已经证明相对论是极其正确的。因此,不可能将子弹加速到光速。