如果忽视时间长短,飞船在宇宙中航行没有阻力,是不是就可以一直加速直至光速了?

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原创思想,飞船在宇宙中航行没有阻力,是不是就可以一直加速直至光速了?忽视时间长短?我觉得飞船航行性的速度与光速的磁场性速度是不同层次的运动性速度的,是永远也不能加速到光速每秒的30万公里这个磁场性速度的,因为飞船是物质性物体性的,它的飞行是需要能源性材料性而带动的,是受限于物质性物体性运动性的质量性约束的,所以就无法可以加速到光速的这个速度而飞行了。但如果这只飞船是忽视时间长短的,以及不考虑源料的,而飞到离我们地球可视性的宇宙边缘这里的,而我们亦可观测得到的,那观测出来的结果这只飞船可能就是快于光速的或是超越光速的了,但同时这只飞船观测我们的这个太阳星球的运动性,亦是超光速的这种时空性的膨胀性状态性了,而其实一切的运动性都是以超光速的运动着了而又不是超光速的运动着了,而是时空的运动性扭曲性效应性等等而展现出来的了。但不知是不是这样的认为,而下面就交给砖家们继续的讨论吧!




客观地说是不能的,因为速度越大飞船质量就越大,不说别的,拿来的再提高速度的能量呢?





宇宙空间每立方厘米只有几个原子,这就导致人类的探测器在理想情况下是能长期保持直线匀速运动的,旅行者一号升空42年来速度就始终保持在17km/s左右。

从实际情况来看,牛顿力学以及万有引力定律仍然是目前使用最频繁的理论,从阿波罗登月到旅行者一号利用引力弹弓加速再到洞察号着陆火星,这一切的背后用到的都是牛顿的万有引力定律而不是爱因斯坦的相对论,原因就在于目前的航天技术不配使用相对论,因为不论是火箭还是探测器,对相对论来说速度都太慢了。

爱因斯坦的狭义相对论和广义相对论只有在接近光速的时候才需要用到。因此一旦有什么事情和“光速”产生关系,那么相对论就可以取代万有引力定律来解决问题了。

在几乎没有阻力的宇宙空间中,如果一艘飞船持续加速,那么随着这艘飞船速度不断向光速逼近,它的质量也会不断增加。这种看起来和匪夷所思的现象在上个世纪初就被爱因斯坦描述了出来,也就是著名的“质增效应”

根据质增效应,飞船的质量会因为接近光速而被急剧放大,想让质量已经增加了的飞船再进一步加速的话就需要更多的能量,而飞船在接近光速的过程中质量最终会变成无限大,反过来就需要无限大的能量来推动才行。

因此飞船再几乎没有阻力的宇宙空间中是不会无限加速到光速的。




按照牛顿力学,只要燃料充足,飞船的速度可以无限制上升,可以远远大于光速。但爱因斯坦的狭义相对论却否定了这个说法,并且由于相对论的出现,使得牛顿力学主要成为了描述宏观、低速世界的物理理论。

在狭义相对论中有质增效应一说,在地球参考系中,随着飞船速度的不断提高,那么飞船的质量将会不断增加,很容易理解,因为质量的增加,那么飞船的每一次提速所耗费的能量也将上升。

因为飞船质量会随着其速度不断逼近光速,而增加到无穷,因此从逻辑上来讲,飞船想要加速到光速是不可能的事情。

可能有朋友疑问了,你这是地球参考系得到的结论,但对于飞船内部人员来说,因为几乎可以认为内部人员与飞船不存在相对运动,因此飞船的速度在内部人员参考系上几乎是零,也就是飞船的质量不会增加,如果假定飞船能通过一些特殊的方式不断获取外部能源,那么飞船就能一直保持加速,只要时间足够,超过光速不是轻而易举吗?

如此一说,似乎飞船内部人员的说法和地球参考系出现了矛盾,为什么内部人员感觉飞船一直在稳定加速,但地球参考系却认为飞船不能稳定加速呢?(换句话说就是不能达到光速)

实际上,这是因为加速度在不同参考系下具有不同值(这就和各参考系时间不同一样,都有违日常生活经验)。

虽然飞船内部人员一直感觉飞船是在稳定加速(或者通过内部仪器测量,比如一直保持在一个g,相当于在飞船内部模仿了地球重力场),但这个稳定值只是在飞船内部成立,对于地球参考系来说,飞船加速度符合下图公式

飞船的加速度随着飞船速度的不断上升而下降,极限就是当速度趋向于光速时,加速度为零。很显然,飞船是没法达到光速的。实际上这也应证了质增效应对该问题的结论。

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物体和光是没法比快慢的,因为光也是物体发出的,但是光是由物体转化成能量而发出去的,因此物体无法和光比快慢,比如一只步枪,要打一百米外的物体,不动地方用手一扣扳机就打到了,你如用枪跑过去砸那个物体就慢多了,因此物体是无法跟能量比的。任何物体无论有没有阻力,都是无法和光速度的。




即使如此,也是不可能达到光速的。按照狭义相对论效应,飞船的质量会随着运动速度的增加而增加。如果飞船速度达到光速,它的质量将会变为无穷大。

(其中,飞船的质量为m,m0为飞船的静质量,V为飞船的速度,c为光速。从中可看出:V→c,则m→+∞)
加速是需要能量的,这无穷大质量的飞船需要无穷大的能量才能把它加速到光速。如果宇宙是有限的,那么全宇宙的能量也不够用来加速的。所以飞船是不可能达到光速的。

从飞船方面来讲,随着飞船速度的增加,飞船周围的空间收缩、时间膨胀,越接近光速这种效应越明显。当然飞船上的人并没有觉得异常:

饭照吃、水照喝,时间也像平常一样流逝,只感觉飞船速度很快,在飞船里并没有觉得空间收缩和时间膨胀。但飞船速度无论多快,飞船前方大灯射出的光的速度对于飞船来讲依然是光速。
也就是说飞船总是达不到光速,飞船上的人感觉飞船的速度一直在增加,但增加的越来越慢……,无限趋向于光速,但总是达不到。




大气层内的飞行器想要达到高速,除了考验发动机推力外还十分考验气动外形,比如我国的DF-17高超音速导弹就是乘波体外形


人类生活的地球本质上是一个被“大气”笼罩的星球,人类在大气中活动,和鱼在水里活动没什么区别,只不过一个密度小一个密度大罢了,但当飞行器速度超过11.2km/m时,它就可以离开地球前往其他星球,由于太空是一个物质密度极低的地方,所以飞船可以长时间保持初速度而不会慢下来。

然而“太空没有阻力”只是一种理想情况,真实的太空虽然物质密度非常低,但每立方厘米还是有若干原子存在的,所以飞船只要在太空中无动力前进,未来就总有一天会停下来,上世

纪70年代升空的旅行者系列探测器的“降速”就是最好证明。


如果宇宙规律中没有“质增效应”这一条,那么人类文明的光速飞船或者近光速飞船早就造出来了

在1905年爱因斯坦以光速不变为基础推导出来的狭义相对论中,拥有静止质量的物体是无法加速到光速的,原因是同属狭义相对论的“质能等效”原理,这个原理说明了质量和能量是同一种东西,是可以互相转化的。

人类的飞船是由原子组成的,而原子是拥有静止质量的,所以飞船在加速过程中自身质量会不断增加,且在接近光速之前,自身质量就会变成无限大,如此一来就需要无限大的能量来进一步加速它,但宇宙中不存在无限大的能量,因此光速飞船不可行,人类只能无限接近光速而不能达到光速。



所以说在阻力微弱的太空中,持续给一个飞船加速是无法让它达到光速的,目前人类只能在加速器中耗费一座核电站的电力,把一个电子加速到接近光速的水平,而宇航速度目前还在光速的千分之一徘徊。

理论上的“超光速”,只有虫洞技术和曲速泡技术,前者可以折叠时空,后者可以将飞船包裹在空间泡中,两个技术的理论基础都是广义相对论的“弹性时空”




可以无限逼近光速,但永远无法达到。

牛顿力学是有范围的

题主之所以会有这样的想法,我想是和牛顿定律有关。牛顿定律的框架内,飞船可以一直加速下去,甭说是光速了,即使是光速的百亿倍,只要时间给够就一定可以做到。可事实上,这个并不可以做到。原因是使用牛顿力学是有条件的,它只适用于宏观低速的世界,而光速已经是高速的世界,牛顿力学已经不适用情况了。

相对论告诉我们光速是极限

那应该用什么呢?其实在这个速度和尺度下,应该用的是相对论。相对论的基础假设是光速不变原理,把这个假设条件带入洛伦兹变换之后,就可以推出光速的宇宙中物质、信息、能量的最快速度。

同时还可以知道物体的速度是不可能等于或者超过光速的,随着越是接近于光速,质量就会越大。

而在远远小于光速是,相对论的结果和是牛顿力学近似的,这也是为什么牛顿力学适用于低速的原因。

所以,相对论告诉我们飞船是不可能加速到光速的。




首先感谢邀请。我们的宇宙诞生于138亿年前的大爆炸,如果没有那场大爆炸,今天世界将不复存在,你我也不会出现。太空是一个非常神秘的世界,那里存在着无数个人类无法解开的秘密。旅行者一号是人类史上最快的探测器,它的速度达到每小时7万公里,那么为什么40年前发射的旅行者1号却成了今天最快的探测器呢?

这个原理如同开车是一样的,我们开车速度越快,我们承受的空气阻力也会变得越来越大。但是在太空中是不一样的。由于太空是真空的环境,因此没有阻力让飞船减速,而旅行的一号在经过多次的绕行星引力加速后,它的速度变得越来越快,越来越快,最终它的速度达到了第三宇宙速度,也就是逃离太阳系的速度。

这个解释可能你会认为飞船一直加速会达到光速,实际上这是不可能的,我们知道太空没有阻力。因此飞船没法减速,如果我们飞船速度过快的情况下会和天地发生碰撞,最终变为一堆碎片,如果这样的话,那么我们人类未来的航天工程如何实施呢,原因在于宇宙中用一种天然的减速工具,那就是引力减速,可能你感觉到不可思议,但是引力确实拥有着减速的作用。

大多数的探测器包括未来的载人登陆的探测器,都必须应用引力减速的作用来实施减速,不然的话就会撞击行星成为碎片,但是引力减速并不是那么简单的,首先飞船必须进入行星的轨道,关闭发动机,关闭加速的一切装置,这样飞船受到引力的影响速度会变慢,然后会逐渐的被吸进去,这样探测器在飞入火星后,会打开降落伞进行安全的着陆。

如果一艘飞船以一个非常快的速度一直运转,并且一直飞的话它的速度会加速。变得越来越快,但是当他遇到一些流浪天体或者一些大质量天体的时候,他就会被天体的引力所影响,造成减速,那今天的旅行者一号,如果旅行的一号未来遇到一些大质量的流浪天体,当它的速度降到第三宇宙速度之下时,它将会被太阳的引力重新的拽回来!当然如果没有遇到天体,它依然无法达到光速,因为它会在大质量的作用下被肢解掉!物质是无法达到光速的,它无法承受强大的质量和能量!

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加速是需要能量的,宇宙能量是有限的,即使不考虑时间长短也无法一直加速,更不会达到光速。

任何有静质量的物体速度越快质增效应越明显

光速不变是相对论的一部分,同时也是经过科学实践检验的真理。根据爱因斯坦的相对论我们知道,对于高速运动的物体,速度和质量会有对应关系,关系如下:

式中v是物体运动的速度,m是静止质量,c是光速。由公式我们可以看出,随着物体移速v的增加,会造成公式中分母逐渐减小,M值逐渐增大,如果v=c则分母为0,这样公式就没有意义,或者说M变为无穷大,M如果无穷大,那么推动M运动速度增加就需要无穷大的能量,显然这是不可能的,因为整个宇宙的质量和能量也不是无穷大的。

现实世界有实际的“飞船”加速试验

如果说起始质量太大而难以加速,那我们可以换成迷你飞船,假如我们把一个质子看成宇宙飞船,那就有现实的加速试验。

位于欧洲的大型强子对撞机LHC是世界上最强大的高能粒子对撞机,它可以为质子增加7 TeV的 能量, 7 TeV是7兆兆电子伏特,一兆等于一万亿,质子的质量仅仅为938百万电子伏特,约等于1.6726231 × 10(-27) kg。仅仅如此小的质量,在输入 7 TeV的能量下也是无法达到光速,只能达到光速的99.9999991%倍,即使再增加0.000001倍光速的速度都是极为困难的,需要输入的能量随着质子相对论质量的增加而增加,而且是指数级增加。

我们连一个质子都无法加速到光速,何谈宇宙飞船。


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页面更新:2024-04-17

标签:光速   飞船   阻力   旅行者   参考系   爱因斯坦   狭义相对论   宇宙   无穷大   相对论   引力   长短   物体   能量   速度   质量   时间   科学

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