真的没有速度超过光速的物体吗

来源:学生作业帮助网 编辑:作业帮 时间:2024/11/05 22:47:10

真的没有速度超过光速的物体吗
真的没有速度超过光速的物体吗

真的没有速度超过光速的物体吗
2000年7月,由于英国《自然》(Nature,2000,406:277)杂志发表了一篇关于“超光速”实验的论文,引起了人们对超光速倒底是否存在的讨论.其实对在介质中使光脉冲的群速度超过真空中光速c,科学家们早有研究,而Nature中报道的这个实验就是实现了这种想法.但是这并非是人们想象的那种所谓违反因果律(或者相对论)的超光速,为了说明这个问题,让我们看一看由华人科学家王力军所做的这个实验.
光脉冲是由不同频率、振幅、相位的光波组成的波包,光脉冲的每个成分的速度称为相速度,波包峰的速度称为群速度.在真空中二者是相同的,但是在介质中如我们所知道的存在如下的群速度与介质.
折射率的关系:
vg = c / ng ,ng = n + ω(dn/dω)
显然在一定的情况下(如反常色散很强的介质)可以出现负的群速度,此时,光脉冲在介质中传播比真空中花的时间短,其差ΔT = (L/v) - (L/c)达到绝对值足够大时就可以观察到“超光速”现象,即“光脉冲峰值进入介质以前,在另一边已经有脉冲峰出射了”(由王力军原文译).
那么这种超光速是不是违背因果率呢?我们仔细考查王的实验就会发现,出射光脉冲虽然是在入射脉冲峰值进入介质之前出现的,但在这之前入射脉冲的前沿早已进入介质了(如图),因此出射脉冲可以看作是由入射脉冲前沿与介质相互作用产生 的.其实王的实验重要意义正在于实现了可观测的负群速度的这一现象,而不是像媒体炒作的那样发现了什么“超光速”,负的群速度在这里就不能理解为光的速度了,它也不是能量传输的速度.当然,这一实验本身就说明我们人类对光的认识又前进了一步.对这个实验的解释只凭折射率与群速度的关系这个公式是远远不够的,这其中包含了量子干涉的效应,涉及到对光的本质的认识,揭开蒙在“超光速实验”头上的面纱,仍然是科学家们奋斗的目标.
很多人在了解了这个实验后就会想到能否用这种“超光速”效应来传递信息,在王的实验中,“超光速”的脉冲不能携带有用的信息,因此也就无从谈起信息的超光速传递,同样能量的超光速传输也是不行的.
与超光速实验具有相同轰动效应的是另一种“超光速”现象
quantum teleportation即量子超空间传输(或量子隐形传态),这个奇妙的现象因其与量子信息传递及量子计算机的实现有密切联系而引起人们的关注.所谓超空间,就是量子态的传输不是在我们通常的空间进行,因此就不会受光速极限的制约,瞬时地使量子态从甲地传输到乙地(实际上是甲地粒子的量子态信息被提取瞬时地在乙地粒子上再现),这种量子信息的传递是不需要时间的,是真正意义的超光速(也可理解为超距作用).在量子超空间传输的过程中,遵循量子不可克隆定律,通过量子纠缠态使甲乙粒子发生关联,量子态的确定通过量子测量来进行,因此当甲粒子的量子态被探测后甲乙两粒子瞬时塌缩到各自的本征态,这时乙粒子的态就包含了甲粒子的信息.这种信息的传递是“超光速”的.
但是,如果一位观测者想要马上知道传送的信息是什么,这是不可能的,因为此时粒子乙仍处于量子叠加态,对它的测量不能得到完全的信息,我们必须知道对甲粒子采取了什么测量,所以不得不通过现实的信息传送方式(如电话,网络等)告诉乙地的测量者甲粒子此时的状态.最终,我们获得信息的速度还是不能超过光速!量子超空间传输的实验已在1997年实现了(见Nature,390,575.1997).
以上两个超光速的方案目前还只处于理论探讨和实验阶段,离实用还有很远的距离,而且这两个问题都涉及到物理学的本质,实验现象及其解释都在争论之中.

没有

理论上是没有的.超过光速的就变成能量了.

理论上来说没有,不过人类现在水平还很低,也许会有

在经典牛顿力学中,因为F=ma,所以只要有一恒力一直作用于物体,则物体可不断加速,最终达到光速,并超过光速.
但爱因斯坦相对论指出在任何参照系中光速是相对不变的,并得到了实验证明.所以我认为爱因斯坦相对论是正确的

三楼的说法好象没有根据吧?
确实没有,原因是物质的质量是与速度相关的,相对论力学中有质量与速度的关系式:
m=m0/√[1-(v/c)^2]......此公式是洛仑兹变换公式
上式中的m代表运动物体的质量,m0表示物体静止时的质量,v表示物体的运动速度,c代表光速。
从上式可以看到,公式中的分母是1与(v/c)^2的差的开平方,当物体的运动速度很大时,比如接近光速时...

全部展开

三楼的说法好象没有根据吧?
确实没有,原因是物质的质量是与速度相关的,相对论力学中有质量与速度的关系式:
m=m0/√[1-(v/c)^2]......此公式是洛仑兹变换公式
上式中的m代表运动物体的质量,m0表示物体静止时的质量,v表示物体的运动速度,c代表光速。
从上式可以看到,公式中的分母是1与(v/c)^2的差的开平方,当物体的运动速度很大时,比如接近光速时,则v/c越来越接近于1,则(v/c)^2也越接近于1,则1-(v/c)^2越来越接近于0,所以物体的运动质量越来越接近于无穷大;当物体的运动速度等于光速时,(v/c)^2等于1,则分母变0,运动物体的质量变为无穷大。
而根据牛顿第二定律知道,要想让物体加速,必须有与物体的运动速度同方向上的力作用在物体上,则根据a=F/m,知:当m趋近于无穷大时,物体获得的加速度也就越小,越来越趋近于0;当物体的速度等于光速时,由于物体的质量变为无穷大,所以这时有限大小的力再也不能让物体加速了,所以当物体的速度加速到等于光速时,物体的速度就再也不会增加了。

收起

暂时没有,或者说没有发现。
以现在的理论来说,确实光速相对不变且最大。
但是科学都是可证伪的,所以多少年后总会被改写的。

因为爱因斯坦告诉我们:速度变大,质量也变大了
如果接近光速,那么质量就……趋近于无限大,能继续加速?不过无限趋近于光速罢了,取LIMIT(极限)就光速。所以取不到光速

相信有就有,相信没有就没有,
根本有没谁能知道以后会发生什么事.

先阶段的物理理论是没有超过光速的物体存在的。

应该是存在的,只不过人类还没有发现吧!在牛顿力学中,F=ma.
所以我觉得只要这个物体不断的做加速运动,是可以超越光速的.有可能弄出一个什么时空隧道哦!!!

没法说

没有。
这可以用爱因斯坦著名的方程E=mc^2来表达(E是能量,m是质量,c是光速)。由于能量和质量的等价,物体由于它的运动所具有的能量应该加到它的质量上去。换言之,要加速它将更加困难。当一个物体接近光速运动时,它的质量上升得越来越快,这样它需要越来越多的能量才能进一步加速上去。实际上它永远不可能达到光速,因为那时质量会变得无限大,而根据质量能量等价原理,这就需要无限大的能量才能做...

全部展开

没有。
这可以用爱因斯坦著名的方程E=mc^2来表达(E是能量,m是质量,c是光速)。由于能量和质量的等价,物体由于它的运动所具有的能量应该加到它的质量上去。换言之,要加速它将更加困难。当一个物体接近光速运动时,它的质量上升得越来越快,这样它需要越来越多的能量才能进一步加速上去。实际上它永远不可能达到光速,因为那时质量会变得无限大,而根据质量能量等价原理,这就需要无限大的能量才能做到。由于这个原因,相对论限制了物体运动的速度:任何正常的物体永远以低于光速的速度运动,只有光或其他没有内禀质量的波才能以光速运动。

收起

根据爱因斯坦相对论是没有能超过光速的!