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当物体以接近光速运动时会发生什么

科学 | admin发表于2018年01月17日 | 2504个浏览

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公路的最高时速大都限制在80-120千米之间。在辽阔的宇宙空间里，虽然没有限速牌，但没有物体的时速能够超过10.77×10^8千米。这个天然的速度屏障就是光速。

科学家们习惯于用秒来计算光速，即3×10^8米/秒。光的最小单位是光子，每个光子的运动速度都是3×10^8米/秒。光子是一种特殊的粒子，它没有静止质量，也就没有通常意义上的重量。很难想象这世界上竟然存在没有质量却有能量的物质，而光子就是这样的物质。

我们可以将光速与我们能够想到的高速运动的物体加以比较。以“先驱者号”太空探测器为例，它离开太阳系时的速度是60千米/秒，这个速度足可以在两分钟之内横穿中国，但与光速比起来，这个速度简直就是乌龟爬。或者可以想象一下太阳的运动。就在你读这句话的时候，我们太阳系中的太阳、地球和其他七大行星正在像旋转木马一样围绕着银河系的中心高速运动，时速约为94.08×10^5千米，即248千米/秒（虽然你对此全然不知）。可是这个速度仍然不及光速的1%。

当物体的运动速度接近光速时，奇怪的现象就会出现。这些事物之外的观察者会看到这个物体的长度和质量都在改变，甚至时间也开始改变。当宇宙飞船以11.55×10^4千米/秒的速度运行时，长度会缩短一半；速度越快缩短得越多；当速度达到光速时，长度甚至变为0。而对于飞船里的宇航员来说，他们眼中的飞船不会有任何变化，只是船舱外眼前的景象被严重地压缩了。当飞船以90%光速运行时，它的质量会猛涨，比正常情况下的3倍还多——宇航员同样感觉不到这种变化。

速度越大，质量越大；速度达到光速时，质量接近无穷大。科学家们已经证实这种现象是真实存在的，因为质量很小的基本粒子可以在加速器中获得很大的速度，而随着速度的变大，粒子的质量也随之增长。

最后，对于时间也有同样的规律：如果站在地面上的人可以看到飞船里的物体，他们就会看到飞船上的钟表走得慢了，而在宇航员眼前时钟却没有变慢；当飞船达到光速时，地面上的人就会看到飞船上的时间完全停止。

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