光速为极限速度是怎么的出来的？2

发布网友 发布时间：2023-11-07 00:03

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热心网友 时间：2023-12-05 11:44

相对论的前提是光速不变并且为极限速度（光速是极限速度是怎么推导出来的我不是很清楚，你感兴趣可以自己去查一下，爱因斯坦推导出光速是极限速度，同一时期最伟大的数学家不信，结果自己也去推导了一边，发现爱因斯坦是对的，所以我们只要把光速是极限速度当做相对论的前提来看就可以了）假设有一辆行驶的火车，火车上有一个小球在竖直方向上做光速的简谐振动，那么在行驶t时间的过程中，对于火车上的人来说，小球通过的距离就是ct，但是对于地面上的人来说由于小球不仅在竖直方向上为光速，在水平方向上还有火车的速度，那么小球通过的距离应该大于ct，但是根据光速不变原理，小球在t时间内运动的最大路程只能为ct，爱因斯坦在这里发现了问题所以根据光速不变，小球运动距离只能是ct，所以得出火车上的人对于地面上的人来说时间t变慢了，这样才能满足对于地面上t时间内，小球运动距离超过ct，而相对论算出了这个变慢的程度具体计算过程有点复杂，你可以自己去书上查找，这边只是说清楚狭义相对论的原理

洛伦兹变换
设s惯性系中x,y,z,t...s'惯性系中x',y',z',t'...相对速度u
则可以推出(洛仑兹的证明自己找...)
x'=伽玛(x-ut)
y'=y
z'=z
t'=伽玛(t-ux/c^2)
伽玛=1/(更号下1-u^2/c^2)
可以推出质量和时间公式
然后微分....
可以导出速度公式

相对论的基本假设是相对性原理，即物理定律与参照系的选择无 大质量物体扭曲时空改变物体行进方向关。狭义相对论和广义相对论的区别是，前者讨论的是匀速直线运动的参照系（惯性参照系）之间的物理定律，后者则推广到具有加速度的参照系中（非惯性系），并在等效原理的假设下，广泛应用于引力场中。相对论和量子力学是现代物理学的两大基本支柱。经典物理学基础的经典力学，不适用于高速运动的物体和微观领域。相对论解决了高速运动问题；量子力学解决了微观亚原子条件下的问题。相对论*了人类对宇宙和自然的“常识性”观念，提出了“时间和空间的相对性”、“四维时空”、“弯曲空间”等全新的概念。狭义相对论提出于1905年，广义相对论提出于1915年[爱因斯坦在1915年末完成广义相对论的创建工作，在1916年初正式发表相关论文]。 由于牛顿定律给狭义相对论提出了困难，即任何空间位置的任何物体都要受到力的作用。因此，在整个宇宙中不存在惯性观测者。爱因斯坦为了解决这一问题又提出了广义相对论。 狭义相对论最著名的推论是质能公式，它说明了质量随能量的增加而增加。它也可以用来解释核反应所释放的巨大能量，但它不是导致原子弹的诞生的原因。而广义相对论所预言的引力透镜和黑洞，与有些天文观测到的现象符合。：m=m0/√(1-v^2/c^2)。

其中m代表物体的动质量，即物体运动时的质量，m0是静止质量。经典物理学不区分这两个量，因为在宏观低速运动当中，这两个物理量几乎相同～～其中c指光速，即3*10^8m/s，v就是物体运动速度了。

从中我们可以清楚地看到，当v趋于0时，v^2/c^2就趋于零，所以（1- v^2/c^2）就趋于1，√(1-v^2/c^2)也趋于1。这样，m0/√(1-v^2/c^2)近乎等于m0。
而当v接近于光速c时v^2/c^2趋于1，则 (1-v^2/c^2)趋于0，这时候，m0/√(1-v^2/c^2)跟m0就相差很多了
代入两个极限数值或许更好理解：
当v=0时，m= m0/√(1-v^2/c^2)= m0/√(1-0)=m0，也就是说，物体在静止时动质量等于静质量——当然了，物体不动的时候哪来的动质量，可见理论与数学符合得很好。
而当v=c时，m0/√(1-v^2/c^2)= m0/√(1-1)=m0/0，因为x/0(x>0)表无限大——举个例子：路程s=x(x>0)，速度是0，时间就等于s/v=x/0，而速度是零说明永远到不了，时间也就无限大，因此，m0/0表示的是质量无限大。
而又因为质量与能量等价——
如果你不知道，想想那些不懂相对论的人每天挂在嘴边的e=mc^2。
c我们说过了是常数光速，e时物体的内能，从中我们看出物体内能与质量的关系，如果一物体要想达到光速使其动质量无限大，就需要有无限大的能量去推它，然而，无限的能量是不存在的，所以正常的物体不仅不能超光速，也不能达到光速。

实际上通过这个公式还能更容易的说明正常物体不能超光速，当v>c时，(1-v^2/c^2)<0，√x(x<0)是虚数，而我们的前提是正常物体，质量不能为虚。

同样是这个公式，让我来告诉你更多的东西。
前面提到了，一个有静止质量的物体达到光速时质量会无限大。而光就是以光速运动的，动质量却几乎没有。
因此，我们得出一个结论：光的静止质量为0。
再想，什么情况下速度最快——
这需要有两个条件：

1、物体的静止质量为0。
2、运动时的阻力最小。

很显然，这就是光在真空中的传播，但凡是个正常的物体，都不可能在运动时同时满足这两个条件，这又是理论证明不能超光速的另一个办法。

还有一个公式是△t’=△t/√(1-v^2/c^2)。

其中△t’是指的准确的时间间隔，△t指的是在惯性系中的时间间隔。
我想这里有必要说明一下：牛顿力学适用的范围称为惯性系，牛顿力学不适用的范围称菲惯性系。而牛顿的东西只是些近似值，在高速运动中根本不能用。

从这个公式中我们可以看到，当v=0时，1-v^2/c^2=0，则△t’=△t/0，又是一个无限大，这也就是说，从对于发生事件的地点作相对运动的坐标系中所测的时间无限长，即时间停止了。
再看，当v>c时，1-v^2/c^2<0,则△t’=△t/x(x是虚数)，这样就又讲不通了。

相对论的速度变换法则是v= (v1+v2)/(1+v1v2/c^2),这里可以理解成是作同直线上反方向运动的两个速度v1与v2，两者的相对速度是v。

我们代入特殊值：当v1=v2=c时，v= (v1+v2)/(1+v1v2/c^2)=(c+c)/(1+c^2/c^2)=c，相对速度没有超光速。
当v1=v2=2c时，v= (v1+v2)/(1+v1v2/c^2)=4c/(1+4)=0.8c，表面上看上去没有超光速，但是实际上代入的时候代入v1=v2=2c就是个错误。

热心网友 时间：2023-12-05 11:44

在计算相对论时间、长度、质量等等的时候，都要用到一个相对论因子，k＝1/根号（1-v*v/c*c），要使式子有意义，根号下要大于0，要求v小于c，v是任意速度（不包括光速）

热心网友 时间：2023-12-05 11:45

我觉得可以这么解释，当年麦克斯韦研究电磁波和总结出他那套牛*的麦克斯韦方程组时，得到了这样一个公式:光速C=1/根号下(με),其中ε为真空介电常数,μ为真空磁导率,这两个常量都是电磁场本身的性质,这为猜想光速是极限速度提供了前提.然后在寻找传说中的绝对静止参考系"以太"时,无数人用光做的实验都发现光速不变,然后爱因斯坦猜想光速不变提出相对论,这是一个自洽的体系,从很多变换式中都可以看出,若要加速物体达光速,质量无穷大,加速度无穷大,这是不可能的.

热心网友 时间：2023-12-05 11:45

其实问光是极限速度，就像问为什么1+1=2一样，相对论本就是以光是极限速度为基础的来推导时间与空间的，而相对论又被科学试验所证明是正确的，那么即是光是极限速度。
同样的我们假设光不是极限速度，有一种物质可以超越光速，但是当其达到光速时，时间已经停止，我们也无法认知这种物质的存在。毕竟我们所有的认知都是建立在光速上的。这就像成语，夏虫不可语冰一样。我们生活在三维世界的人，遵守的是三维世界的法则。如果有超越光的物质，那也并非我们这个世界的物质。我们是无法认知和验证的。只有通过假设和推理。

热心网友 时间：2023-12-05 11:46

相对论