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这阵子想到一个问题.大家都知道自由落下的物体是加速度竖直加速下降的 那么在有足够高的情况下,自由落体的速度能否加速到光速

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:物理作业 时间:2024/05/20 03:26:25
这阵子想到一个问题.大家都知道自由落下的物体是加速度竖直加速下降的 那么在有足够高的情况下,自由落体的速度能否加速到光速或者超越光速?
一开始,假设一个刚体与地球相距一光年,万有引力非常小.重力加速度非常小,这样一直加速,万有引力在增大.
根据广义相对论,当速度接近光速时,质量接近无穷大,体积不变,密度接近无穷大.可是根据万有引力公式,万有引力也相应变大.距离在减小,这样重力加速度反而变大,而不是变小,但由于时间变慢,对于观察者来说,重力加速度变小.
又因为密度接近无穷大,那个刚体,地球反而是被吸引的,同理地球的速度接近光速,密度接近无穷大时也变成黑洞,这样两者质量都接近无穷大,万有引力也相应变大,距离在减小,继续加速,最终两者速度超过光速,再过一会大黑洞吞噬小黑洞.只剩下一个黑洞,由于现在几乎没有什么力可以减慢它的速度,继续维持超过光速,最终会不会把沿途所有天体吞掉,知道毁灭宇宙.
但让我疑惑的是,根据质量公式,超过光速时,质量不就变成虚数了吗?上面的假设到底哪里错了?
既然你想到这个问题,就应该查阅相关文献,搞清每个物理量的定义,然后在有根据的轨道上推演,而不是凭空想象.
首先,当“高度”足够大的时候,自由落体的极限速度只与天体的表面引力有关.例如地球,在地球表面的逃逸速度(第二宇宙速度)为11.2km/s,这个速度就是无限远处自由落体下落到达地面时的速度.当然,落体的初速度被设定为0.
其次,广义相对论中从未提到“当速度接近光速时,质量接近无穷大,体积不变,密度接近无穷大”或类似的叙述,倒是狭义相对论中有“运动物体质量增加”理论.但这个理论中,增加的是运动物体的惯性质量而不是引力质量,所以物体并不能依靠加速到接近光速而变成黑洞——如果真是那样,高能加速器中的亚原子粒子就都会变成黑洞了.
最后,黑洞的定义是——表面引力使逃逸速度达到光速的天体,而它的表面就是事件视界.在事件视界处,逃逸速度正好等于光速;而无限远处向黑洞下落的物体,到达事件视界时速度也是光速(无论这个物体有没有初速度,见狭义相对论的速度相加原理),所以根本不存在黑洞使下落的物体或另一个黑洞超过光速的问题,也不存在“超过光速时,质量不就变成虚数了吗”的问题.
建议真正学一学相对论,走马观花或浅尝辄止只会造成误解.
这阵子想到一个问题.大家都知道自由落下的物体是加速度竖直加速下降的 那么在有足够高的情况下,自由落体的速度能否加速到光速 在无摩擦力的宇宙空间做自由落体,物体会加速到光速吗? 自由落体物体受引体作用产生加速度,从而速度不断增加,假如距离足够的长,最终会超过光速吗?(如果超过光速会是什么情况,时间 一个做变速直线运动的物体,加速度逐渐减小直至为零,那么该物体的运动情况可能是:A.速度不断增大,加速 在宇宙中给静止的物体一个加速度,它会不会永远加速下去,速度越来越快,有没有可能达到光速? 如果一个物体自由从高处落下,假如无限高,在理想状态下,它的速度会不会超过光速?为什么?请回答详细些 物体加速到光速好像是可能的,进来看看, 气球在静止的空气中匀加速下降,他与所吊物体的总质量为m若要使气球以加速度a竖直匀加速上升 既然宇宙中没有阻力,则宇宙飞行器在有足够燃料燃料的情况下可以无限加速,但为什么人类无法达到光速? 由于传送带足够长,物体减速向左滑行,直到速度减为零,然后物体会在滑动摩擦力的作用下向右加速,分三种情况讨论:① 如果一物体从足够高的地方自由落体,有没有可能超过光速? 电梯内有一个质量是m的物体用细绳子挂在天花板上,当电梯以g/3的加速度竖直加速下降时,绳对物体的拉力如何计算?