作业帮为什么有质量的物体不能达到光速
来源：学生作业帮 编辑：作业帮 分类：物理作业 时间：2024/05/15 02:55:00
为什么有质量的物体不能达到光速
既然提到相对论问题,就不能简单说“质量”这个概念了.相对论里边必须区分是“静质量”还是“动质量”.
先说结论：有静质量的物体不能达到光速,而对某参照系做相对运动的物体一定有动质量.
然后容我稍微罗嗦一下,简单阐述一下相关概念.（要是你没兴趣看,就直接看感叹号引起来的那三部分内容就好了.）
1.静质量和动质量的概念
静质量简单地说就是当物体对参照系静止时所体现出来的质量.光子没有静质量,其他的实物粒子是有静质量的.动质量则会在静质量上考虑速度对物理公式产生的影响,（公式太复杂了,不好打.）（引入动质量的意义在于,对于各种我们已有的物理公式而言,如果m是静质量,在相对论里就会发现很多公式就不对了,比如动量守恒等等.所以把公式里边的m换成动质量,这些公式又变成对的了.）
2.加速时质量的变化
由上边所述,加速时,静质量是不会变的.因为静质量是一个粒子或者是物体的本征量.然而动质量从定义式来看,会随着速度增大而增大.然后随着速度增大,就会出现第一个怪异现象：（!）当速度趋于光速时,从定义式来看,动质量趋于无穷大了.一旦速度超过光速,动质量的取值就越出实数范围了.所以有静质量的物体不能达到光速.（!）
3.再看能量
相对论里边有一个能量公式,即著名的质能方程：E = mc^2.同样,这里的m是动质量.同样的问题就来了：（!）当一个物体速度趋于光速时,动质量m趋于无穷大,则物体能量E趋于无穷大.请问,从哪里产生趋于无穷大的能量让这个物体加速到光速呢?（!）
4.更为根本的解释
也许你会说,以上的讨论都是基于承认狭义相对论下产生的.（!）实际上,狭义相对论本身在推导之初,其中一条假设就是任何实物粒子速度不能达到光速.所以,在狭义相对论体系下,任何结论都不可能推翻这条原来的假设.（!）
5.关于光子
问题有个粒子速度就是光速,那就是光子.我们看为什么光子可以达到光速而又不违背前边2、3、4产生的推论.
首先看动质量.由于光子本身静质量为0,而速度v = c,所以对于光子而言,其动质量表达式不可以求出数值,因为其动质量表达式是“0 × 无穷大”这种表达式.但是这种表达式是有可能有值的.所以,光子的动质量被重新定义了,由动量定理定义,即p = mc.于是光子就避开动质量数值不合理的问题了.
再看能量.既然光子有了有限的动质量,因而其能量E必然为有限值.从而E也变得合理了.
最后看狭义相对论最初假设,狭义相对论最初假设认为,光子在任何参照系里边速率都是光速c.而且这一假设将来也不会产生任何奇怪的悖论.
要是还有问题,欢迎提问!
再问： 超出实数范围是什么数呢？
再答： 复数了呗。因为v > c时，v^2 - c^2 < 0，开根号之后就开出虚数了。所以v > c时，动质量是个纯虚数，能量E也是个纯虚数，没实际意义了。
再问： 光子为什么没有静质量
再问： 那光子为什么能加速到光速
再问： 动质量表达式是什么
再答： 光子就是没有静质量，这是本征属性，就像树的本征属性就是生根发芽一样。 光子不是能加速到光速，而是它速度就是光速，在任何参照系下它的速度都是光速。这一结论不会得出任何匪夷所思的推论。然而其他实物粒子如果速度达到光速，就会得到各种匪夷所思的结论。 动质量定义式百度百科就出来了：m=m0/(sqrt(1-v^2/c^2))，其中，m0是静质量。
再问： sqrt是神马
再答： sqrt是开根号。
再问： 哦
先说结论：有静质量的物体不能达到光速,而对某参照系做相对运动的物体一定有动质量.
然后容我稍微罗嗦一下,简单阐述一下相关概念.（要是你没兴趣看,就直接看感叹号引起来的那三部分内容就好了.）
1.静质量和动质量的概念
静质量简单地说就是当物体对参照系静止时所体现出来的质量.光子没有静质量,其他的实物粒子是有静质量的.动质量则会在静质量上考虑速度对物理公式产生的影响,（公式太复杂了,不好打.）（引入动质量的意义在于,对于各种我们已有的物理公式而言,如果m是静质量,在相对论里就会发现很多公式就不对了,比如动量守恒等等.所以把公式里边的m换成动质量,这些公式又变成对的了.）
2.加速时质量的变化
由上边所述,加速时,静质量是不会变的.因为静质量是一个粒子或者是物体的本征量.然而动质量从定义式来看,会随着速度增大而增大.然后随着速度增大,就会出现第一个怪异现象：（!）当速度趋于光速时,从定义式来看,动质量趋于无穷大了.一旦速度超过光速,动质量的取值就越出实数范围了.所以有静质量的物体不能达到光速.（!）
3.再看能量
相对论里边有一个能量公式,即著名的质能方程：E = mc^2.同样,这里的m是动质量.同样的问题就来了：（!）当一个物体速度趋于光速时,动质量m趋于无穷大,则物体能量E趋于无穷大.请问,从哪里产生趋于无穷大的能量让这个物体加速到光速呢?（!）
4.更为根本的解释
也许你会说,以上的讨论都是基于承认狭义相对论下产生的.（!）实际上,狭义相对论本身在推导之初,其中一条假设就是任何实物粒子速度不能达到光速.所以,在狭义相对论体系下,任何结论都不可能推翻这条原来的假设.（!）
5.关于光子
问题有个粒子速度就是光速,那就是光子.我们看为什么光子可以达到光速而又不违背前边2、3、4产生的推论.
首先看动质量.由于光子本身静质量为0,而速度v = c,所以对于光子而言,其动质量表达式不可以求出数值,因为其动质量表达式是“0 × 无穷大”这种表达式.但是这种表达式是有可能有值的.所以,光子的动质量被重新定义了,由动量定理定义,即p = mc.于是光子就避开动质量数值不合理的问题了.
再看能量.既然光子有了有限的动质量,因而其能量E必然为有限值.从而E也变得合理了.
最后看狭义相对论最初假设,狭义相对论最初假设认为,光子在任何参照系里边速率都是光速c.而且这一假设将来也不会产生任何奇怪的悖论.
要是还有问题,欢迎提问!
再问： 超出实数范围是什么数呢？
再答： 复数了呗。因为v > c时，v^2 - c^2 < 0，开根号之后就开出虚数了。所以v > c时，动质量是个纯虚数，能量E也是个纯虚数，没实际意义了。
再问： 光子为什么没有静质量
再问： 那光子为什么能加速到光速
再问： 动质量表达式是什么
再答： 光子就是没有静质量，这是本征属性，就像树的本征属性就是生根发芽一样。 光子不是能加速到光速，而是它速度就是光速，在任何参照系下它的速度都是光速。这一结论不会得出任何匪夷所思的推论。然而其他实物粒子如果速度达到光速，就会得到各种匪夷所思的结论。 动质量定义式百度百科就出来了：m=m0/(sqrt(1-v^2/c^2))，其中，m0是静质量。
再问： sqrt是神马
再答： sqrt是开根号。
再问： 哦