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宇宙中光速最快,为什么没有任何飞行器能超过光速?

飞行器为什么不能到达光速?爱因斯坦用公式造出一道“光障”!

光速:299792458 m/秒。如此看来,光速只是一串数字,牛顿曾经告诉我们,只要为一个物体提供加速度,就可以一直加速,看起来光速似乎完全可以到达,然而可惜的是,爱因斯坦告诉我们,你超重了,到不了光速(有质量便是“超重”)!

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牛顿如何到达光速?

高中我们都学过动能公式,作为一个必考公式,相信大家都能记住。利用动能公式,我们可以算出一个物体加速到光速所需要的能量。

宇宙中光速最快,为什么没有任何飞行器能超过光速?

假设有一个重100000kg的航天器,在太空中加速的光速。我们使用牛顿的公式,可以得到以下结果:

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只要给我4.5*10^21J的能量,就可以将航天器加速到光速,从而在宇宙中快速穿梭,完成星际航行!然而这个能量值是什么概念呢?

目前人类兆瓦级发电站,每秒大约产出11亿J能量,达到牛顿方程需要的能量需要9*10^12秒,大约是285000年。

就算全世界的发电站都为航天器“充能”,有生之年也得不到足够的能量,更可悲的是,爱因斯坦并不承认这个结果!

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爱因斯坦如何到达光速?

爱因斯坦的质能守恒方程,让能量可以成为质量。

一个航天器的质量,可以理解为能量的集合体,航天器在加速的过程中逐渐获得动能,这份能量会转换为质量体现在航天器身上,航天器速度越快,质量就会相应提升,达到光速所需要的能量也就会越来越多。

为了到达光速,爱因斯坦写出了更难突破光速的公式:

宇宙中光速最快,为什么没有任何飞行器能超过光速?

依旧是100000kg的航天器,根据公式内容,航天器的速度越快,分母的数值就会越小,航天器的质量就会逐渐提升。

根据公式画出相应的曲线图,可以发现航天器的速度越接近光速,产生的变化越剧烈:

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如果一个航天器加速到50%光速,航天器的质量提升15%;加速到86%光速,质量提升100%;加速到99%光速,质量提升700%;加速到99.999%光速,质量提升22400%,指数倍的提升,让航天器需要的能量越来越多。

利用爱因斯坦质能守恒公式,航天器加速到99.999%光速,需要20*10^23J,一个兆瓦级发电站,需要1.28亿年,才能满足能量要求。

当航天器到达光速,那么质量将变成无穷大,所需要的能量也会变为无穷大。这就是爱因斯坦留给我们的“光障”,一个无法逾越的限制。

宇宙中光速最快,为什么没有任何飞行器能超过光速?

总结:

牛顿给予我们超越光速的希望,但是需要的能量非常庞大。

爱因斯坦给予我们超越光速的绝望,因为需要无穷大的能量。

物理学发展到今天,光速旅行几乎被爱因斯坦否认,但是爱因斯坦却留给我们另一种超越光速的旅行方法——爱因斯坦-罗森桥(虫洞)。

利用空间的弯折效果,将相距数万光年的两个地点对折,创建一条高纬度的虫洞,从而让数万光年外的目的地近在咫尺。

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虫洞在理论上可行,然而目前尚未发现天然或人造的虫洞,人类也没有能力建造虫洞。

爱因斯坦关上了光速旅行的大门,却为我们找到了星际旅行的更快方式!

无论是科学还是生活,一个方法被否认,总会有另一个捷径出现,永远不要放弃希望,才是探索未知的最快方式。

宇宙中光速最快,为什么没有任何飞行器能超过光速?

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