本帖最后由 sonic5188 于 2010-8-20 21:46 编辑
原则上来说,能不能把一个常规物体加速到以光速运动呢?
答案是用现今的人类技术几乎不可能!
常规物体只能无限接近光速,同时消耗程爆炸上升的越来越多的能量数值。
把物体从静止加速到光速和E=mc²是两回事。后者是用来描述质能转化的,而前者一定要用广义相对论来计算!
根据E=mc²=m0c²/√(1-v²/c²)可以知道,v越大,则对应的物体动能E越大。
1--我们看看把速度v从c/8提高到c/4需要外力提升物体多少动能:
E1=m1c²=m0c²/√(1-c²/64c²)
E2=m2c²=m0c²/√(1-c²/16c²])
W=E2-E1={4m0c²/√15}-{8m0c²/3√7}
≈0.026m0c²
2--我们看看把速度v从c/4提高到3c/8需要外力提升物体多少动能:
E1=m1c²=m0c²/√(1-c²/16c²)
E2=m2c²=m0c²/√(1-9c²/16c² )
W=E2-E1={8m0c²/√55}-{4m0c²/√15}
≈0.046m0c²
3--我们看看把速度v从3c/8提高到c/2需要外力提升物体多少动能:
E1=m1c²=m0c²/√(1-9c²/64c²)
E2=m2c²=m0c²/√(1-c²/4c²)
W=E2-E1={2m0c²/√3}-{8m0c²/√55}
≈0.077m0c²
三次提速虽然幅度相同(每次c/8),但是每次需要的能量接近1.7倍增长,要求越来越高。
4--我们看看把速度v从7c/8提高到15c/16需要外力提升物体多少动能:
E1=m1c²=m0c²/√(1-49c²/64c²)
E2=m2c²=m0c²/√[1-225c²/256c²]
W=E2-E1={16m0c²/√31}-{8m0c²/√15}
≈0.808m0c²
可见已经增长到很可观的地步(速度提高了仅仅c/16,需要能量确是前面的近10倍)。
5--我们看看把速度v从999999c/1000000提高到1999999c/2000000需要外力提升物体多少动能:
E1=m1c²=m0c²/√(1-999998000001c²/1000000000000c²)
E2=m2c²=m0c²/√[1-3999996000001c²/4000000000000c²] W=E2-E1≈293m0c²
我们看到,虽然速度增加了c/2000000这样少的幅度,需要的能量是原来的几百倍。
我们可以大致了解到,要把一个物体加速到光速,越接近光速时候需要越大的能量进行加速。
实际上,我们可以这样理解:
由于质速方程m=m0/√(1-v²/c²) 随着v接近c,分母会接近0,而v越接近c,分母越接近0,则m会迅速增大,根据F=ma力学定律,m越大,一个大小有限的力F对m产生的加速度a越小,加速度越小,则速度改变(增加或者减小)越困难,所以当物体运动速度越接近光速,越难对其进行继续加速,因此其速度增加需要更大的力做功,也就是说,物体的加速需要更多的能量。
这就是宇宙物理定律的天花板,速度越大,物体的质量也越来越大,需要的能量也越来越大,任何物质都只能无限接近光速,而不能突破。
如果真的有物质达到光速,那么外界再给它施加能量,它就有可能突破光速,从而破坏了宇宙定律。
为了杜绝这种现象存在,广义相对论要求物质达到光速需要无限的能量,从而使物质只能无限接近光速。
人类最终能够掌握的,能达到光速的东西,也就只有激光、电磁波等等了,量子力学证明他们无需加速即可达到光速,因为他们是纯能量,没有质量。
所以在广义相对论的基础下,人类的光速旅行只可能通过电磁波或者激光等能量来实现,别无他法!!!
除此之外都只能是亚光速旅行,光速天花板无法突破,如果一个人造物体今后能加速达到80%的光速就要谢天谢地了。
(同样提醒大家注意了,物体速度越大,到达目的地后的减速难度也会越大,但这不是问题的核心。)
由此可见质量是速度的大敌,要想速度快到亚光速,就要尽量减少质量,以便减少加速所消耗的巨大能量。
所以使用没有质量只有能量的媒介:光子、电磁波等等是最可行、最经济的。宇宙殖民需要来往两地很多次,所以需要最经济的方式。
光速旅行和宇宙殖民并非很难实现!这个帖子正是我基于上述苦恼想出的最可行的星际旅行的方式,请大家理解这篇帖子后再去看看!
至于弦理论中的虫洞什么的,其目的地根本就是随机的,况且虫洞到底连接的是我们宇宙的另一端还是平行宇宙都是未知的,是无法理解的,而且弦理论目前尚未被证明。
而且所谓撕裂时空制造虫洞的事件,也许需要的是恒星级别的能量,也许到最后撕开的也只是一个很小很短暂的无法被量化的时空裂隙,与我们这个世界格格不入。
当然我也希望今后科学突飞猛进,突破相对论,人类能够掌握虫洞或空间跃迁技术,但是在现有理论下这只能是空想,连幻想都谈不上。
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