爱因斯坦的相对论:E=MC^2(平方)得出 光速不可能超越, 但是这里面并没有关于速度的方面,解释下!

2024-05-14

1. 爱因斯坦的相对论:E=MC^2(平方)得出 光速不可能超越, 但是这里面并没有关于速度的方面,解释下!

光速是可以超越的。现在科学家在研究超光速,超空间。爱因斯坦是位知错必改的伟大的天体物理学家。那是1915年,爱因斯坦发表了他的广义相对论,使我们理解了宇宙空间弯曲的含义,彻底革新了我们的宇宙时空观。1917年,爱因斯坦将广义相对论公式应用到整个宇宙,想看看能否获得对宇宙本质的新认识。当时,所有人都相信,宇宙是封闭而静止的——既不膨胀,也不收缩。但爱因斯坦的公式却让他十分惊讶:公式表明宇宙要么在膨胀,要么在收缩,但就是不能保持静止!

面对着如此不符合“常识”的公式,爱因斯坦觉得他唯一的选择就是引进一个附加因素,以使他的理论导出一个静止不变的宇宙。这个附加因素就是宇宙常数,宇宙常数更准确的说法应该是“宇宙常量”,它代表着真空中有一种看不见的能量,其密度是一个常数,会产生宇宙排斥力, 同引力相反,它随着天体之间距离的增大而增强。这是一个假想的、用以抵消引力作用的力。宇宙常数就是指这种宇宙空间中恒定的能量密度。我们只要调整这个常数,就可以平衡引力与宇宙排斥力,而得到静止且封闭的宇宙。

在发现了宇宙膨胀这个事实后,爱因斯坦抛弃了自己过去信奉的稳态宇宙理论,就急急忙忙把他方程中的宇宙常数项去掉了,并认为宇宙常数是他“一生中最大的错误”。随后,宇宙常数被抛进历史的垃圾堆。 
光速C,由于光子的波粒二象性,在我们现实空间中实验证明是具有可超越性,物体的运动速度超过介质中的光速则是可能的。因为光速在介质中会下降。在量子物理中,已摆脱了真空中光速和超光速的羁绊和枷锁。使时空旅行成为可能。 牛顿定律是没有对超光速做任何限制的

爱因斯坦的相对论:E=MC^2(平方)得出 光速不可能超越, 但是这里面并没有关于速度的方面,解释下!

2. E=mc^2为什么证明物体的速度不可能大于光速?

利用(真空中的)Maxwell方程组可以得到电磁波的方程,其中直接得到其速度。但是Maxwell方程组是在任何惯性系中都成立的,因此这预示着电磁波的速度并不相对特定的惯性系,是绝对的常数。
利用
光速不变原理
和惯性系
等效原理
得到不同惯性系中物理量的变换关系,其中出现了一个因子sqrt(1
-
(v/c)^2),c为光速,由此认为速度不会超过光速。

3. 速度达到光速,根据相对论,质量会变为零,那光为什么

速度达到光速,根据相对论,质量会变为零,那光为什么
相对论说,只有静止质量是零的物体,才能达到光速.
这又是相对论矛盾之一,根据质量换算,物体达到光速,质量还是0;它应该根据光速质量,倒推一个非常小的静止质量.
换个思路,如果我们认定光是纯波,光的粒子性是光介质粒子表现出来的,那么光就完全符合经典理论中的特性.所有波符合相同规律.
空气、玻璃、水、冰,这些光穿行其间的物质,决定光速,根据介质定义,这些是光介质,爱因斯坦当年,所有人都找不到光介质!太空不是真空,这个当年也无人知道,我们只要知道真空是有相对性的,太空环境对光,不能称为真空,解释相对论现象,就完全不需要爱因斯坦假设.超光速、双生子、祖父悖论也都不存在了.

速度达到光速,根据相对论,质量会变为零,那光为什么

4. 相对论上是不是说速度达到光速时间就会停止.超过光速时间就会倒退了.

.超过光速时间是否就会倒退?牵涉到超光速研究采取什么思路.
这是一项对物理发展作用很大的探索研究。早在七十年代中科院数学所长秦元勋就提出超光速时洛伦兹变换要变号,要把(1-M^2)开方变成(M^2-1)开方,M=V/C。90年代北师大曹盛林教授按照超新星资料拟合的曲线也吻合上面的结果。这正是空气动力学的性质。也是洛伦兹本人坚持的那个假设,即仅在密度不变的波动方程的运动方向加一个如上的系数变换。当时谁也没有想到,洛伦兹本人的这个变换得到的方程竟然是一个小扰动声学方程。

       现在刚被认可的暗能量研究,都是用N-S方程类似的方程来计算的。和空气动力学不同在于采取了密度不可变化的状态方程,因此算完后要附加一个变换,理论物理学称之为相对论变换;或者通过度规不变性的假设附加一个方程。这附加方程叫度规不变性。

        空气动力学方法唯一不同在于采用密度变化的状态方程,所以它可以不需要附加假设和方程得到同样结果。当然空气动力学以前也有一种近似算法,就是先按照密度不变的方程算一个“静止的结果”,然后再加上密度改变所需要的变换。其实这些步骤都和变换的式子的主部都是和隐物质一样的,都是X方向缩短(1-M^2)开方;这在空气动力学里面叫做相似变换(哥劳沃变换,普朗特变换)。

前者需要附加假设,达到光速质量无穷大,超过光速会有复数出现,于是跟随产生回到过去,穿越时空的假设。

其实这些困难,连续介质力学发展中也遇到过,音速点按照小扰动近似理论也是无穷大,拿亚音速的方程算超音速也有复数产生,称之为复特征线方法,气动设计手册上都介绍过。所以张仲寅、乔志德、罗时均副校长、杜隶荣、徐明初等原来西北工业大学老教授都支持这样的探索。还有许家栋、陈长乐、高超、白存儒等许多当时的年轻教授甚至西安的很多专家(西安交大校长史维祥校长、西电的胡征副校长、西北大学张纪岳教授,西安交大李开泰教授)也积极参与,在这种情况下西北工业大学受国防科工委委托,在2003年校庆活动中召开“相对论和现代物理创新国际会议”。

当时有些人说光速比音速高近百万倍,两个物理性质会有质的不同!但是光和声的无量纲方程是完全一样的,那么就意味着规律是一样的。

宋健院士在2004年底召开了“光障和宇航科学讨论会”。那次在会上,宋健院士和清华白同云教授提出了一个国外报道上提到的修改相对论的方案,把相对论中的V/C的改成V/C0就可以达到超光速,C0是比光速C略大的一个数,与会学者追问怎么来的,做的解释很清楚,这就是钱学森的卡钱公式,这是连续介质力学的一种近似表达。接着谈了理论背景,连续介质方程是何推导出麦克斯韦尔方程组的,以及这种学科的理论如何在实验上应用,加速器如何通过减小能量加速超过光速的。也提到中国科技大学的加速器学术委员会主任裴元吉支持这种实验,试一下在加速器电子被加速到0.99999倍光速时不再增加能量反而减小能量,看看会不会有超光速电子出现,宋健院士很兴奋,会间说:“我一直找这么一种理论,这种解释比我说得清楚,(陈)佳洱同志你看能不能做一下......”,陈佳洱院士也答应回去考虑一下。那次参加香山会议的一部分同志会后成立了一个北京基础科学讨论会,每两年讨论一次。宋健院士召集几个其他院士办了前沿科学杂志,专门支持不见经传的探索。

近年来,理解的人逐渐增多起来,从连续介质方程推导出的电磁场方程,可以作为一种计算电磁场的方法,它被东北大学作为申请教育部重点基金的理论基础,进行数值计算,取得了成果。作为类似理论的隐物质,暗能量探索,过去也不被认可,但是现在已经列入自然科学基金,其中九院和北京的院所最为积极。

欧洲中微子实验的消息其实触动很大,当年和钱学森一起回国的罗时均教授立即在美国给国内外同行和学生写信要注意此动向。

2011年11月7日,《科技日报》社主办《超光速科学问题学术研讨会》,中心议题为“欧洲科学家的超光速实验与中国科学家的责任”。原科技部副部长程津培院士、中国工程院院士张钟华参加了会议。程津培说,欧洲OPERA实验是探索单程光速能否超c,是重大挑战性课题,关系到理论上的原始创新。科学问题有争论是正常的,对相对论提建设性意见是允许的。当前我国科学界的原创性思维很不足,故我们要提供一种宽容性的环境允许不同意见的发表。希望以后能有一批年轻的专家坐在前排,担任主攻。另外还希望在坐的同志搞好普及,要想法让大家都知道,都明白,起码要记者也能明白。

张钟华院士讲宋健院士给他打了电话,电话中给他说要支持这项研究,他接着说:“做科研就要有一种精神,要甘于寂寞,即使不被主流认同也要坚守,这是科学追求的真谛。......尽管挑战传统理论非常困难,但我们也应该勇敢去做。”会议共有9个人做了学术报告,张操、谭暑生、林金等都谈了光速可变问题及超光速的理论,黄志洵、裴元吉,杨新铁作了题为“电子的加速器超光速实验方案”的报告。提出利用连续介质力学的数学结构可以解释相对论现象;在超光速时的数学方程是双曲型的,故在超光速区要减小能量才能加速。过去所有加速器设计一味加大能量,这方法不能用于超光速研究。建议加速电子到光速后(如反相、量子势垒等)减小能量,以期发现速度比c大的奇异电子。中国科技大学国家同步辐射实验室教授裴元吉还特别讲了如何设计相速1.05c的加速管(长1.2m);产生束团长度ps级的电子束;然后调节移相器测量不同相位时的束流能量。通过初步实验寻找疑点和原因。

会后大家还不断讨论,江兴流教授提出了俄罗斯做过的一个实验,也是电子被脉冲加速打向一个标靶,然后在标靶后方2公里处发现62倍光速的作用。另外经过讨论,还可以对同步辐射加速器电子在转弯的时候失去能量的特性进行分析,来探讨超光速区的鞍点特性和间断特性。这些都是和空气动力学模型的数学规律类似的。

这次会议《科技日报》于11月10日在头版作了报道,会后程津培院士打电话给黄志洵要求积极跟进,有问题找也参加会议的科技部基础司彭司长,在一个星期前前召开的纪念钱学森百周年诞辰会上宋健院士又针对当前科学界缺少领军人物提出:“答案就是没有‘淮海战役’。有大战役才有领军的统帅,要敢于干科学大工程,只有在大的科学工程取得胜利的时候,领军人物就必然会出现。”可悲的是,现在做跟踪得多,做原创性的基本不被认可。

     总而言之,目前进行超光速探索,其学科领域刚好跨介质力学,声学和光电子学几个学科,急需有人统领这项领域,希望能把这个情况做一个清楚认识。以便充分利用条件对这项研究给予推动,使它他不仅有助于物理学发展,也对交叉学科建设产生有利影响。

5. 根据相对论,当某物质以接近光速飞行,那么时间会变慢,即这物质通过的路程就会增加,那不就会超光速了?

有一点很有必要先强调,请耐心理解一下——相对论中的观测者及其所在的惯性系很重要,当我们描述一个现象时,一定要明确这是哪位观察者说的,这位观察者相对于哪个惯性系静止(暂不考虑广义相对论所涉及的非惯性系)。如果这两者中的一个不明确,那描述就可能是无意义的;如果这两者都不明确,那描述肯定毫无意义。不同观察者的描述可以大相径庭,但彼此却又没有内在的矛盾,还可以通过洛仑兹变换相互“翻译”。就像一个立方体,你从一个侧面正对着看过去是一个正方形,转一个角度就变成了两个矩形,再转一个角度还可能是三个菱形。这三种不同形状的描述哪个对?都对!这里的旋转角度的变换,与上述的洛仑兹变换的作用是类似的。
    你的问题关键就在于没有弄清观测者!实际上你的问题至少涉及两位观测者:一位是与你说的“某物质”相对静止的冬冬(姑且用此名,暗含运动参照系之意),另一位是看到“某物质以接近光速飞行”的晶晶(姑且用此名,暗含静止参照系之意)。在冬冬看来,他自己的时间空间都很正常,根本就没有什么时间变慢等问题,所以没有异常的超光速;在晶晶看来,东东的时间确实变慢了(钟慢效应),但与此同时,冬冬的空间在运动方向上也压缩了(尺缩效应),这里并没有你说的与相对论不符的“物质通过的路程就会增加”的情况,所以也没有超光速。

根据相对论,当某物质以接近光速飞行,那么时间会变慢,即这物质通过的路程就会增加,那不就会超光速了?

6. 求大佬用相对论解释一下,一搜接近光速飞船,短时间内减速为0时,周围原本静止的物体时间如何变化求公式

既然是减速为0,那么一定有加速度。为简单计算考虑最简单的情况匀加速,即时空图中的双曲线运动。计算如下:
设地面系为s,飞船的瞬时静止惯性系s',设飞船相对s'的加速度恒定,为g;s'相对s的速度为v,则根据moller变换或者加速度变换有地面系测得的加速度
a=g(1-v^2/c^2)^1.5······1
反向看减速过程,即从0加速到v0的加速运动,s系测得的时间为
△t=∫dt=∫dv/a······2
2带入1,积分得
△t=v0/g(1-v0^2/c^2)^0.5······3
3式即双曲运动在惯性系s的坐标时公式,就是你要的周围原本静止物体测得的飞船减速到0全过程所需的时间。
作为比较我们再计算一下飞船全程的固有时△τ:
△τ=∫dτ=∫dt·√(1-v^2/c^2)=∫dv·√(1-v^2/c^2)/a······4
(第二个等号来自于飞船的瞬时静止惯性系对地面系s的钟慢效应)
1带入4,积分得
△τ=cln[(1+v0/c)/(1-v0/c)]/2g······5
最后总结下,首先从3式和5式看加速度不影响整体的钟慢效应,其影响的只是每个时刻飞船的瞬时静止惯性系对地面系的钟慢效应。
然后,非惯性系可以用狭义相对论计算,因为我们默认全过程发生在黎曼曲率张量Rabcd为0的闵式时空,当然可以也只能用狭相计算。非惯性系只能用广相计算是相对论初学者常见的错误认识。
并且,从上述计算过程我们全程在惯性系s内计算,根本没必要自找麻烦用飞船的共动系这一非惯性系去算。当然也能,原理就是写出飞船共动系内地面运动曲线的参数方程,然后用伦德勒度规计算线长。

7. 相对论中速度越接近光速时间就过的越慢为什么

这是一个很有意思的说法:
到底是谁的时间变了呢?
 
假如是站在地心说立场上说,当然是高速运动的物体上的时间慢了。但是,相对论早就没有地心说了。
速度是什么呢?速度是两个质点距离变化快慢的物理量,单独一个物体哪来的速度?
 
假设宇宙中只有一个地球,谁能说地球在宇宙中是以什么速度运动?(不考虑转动,因为物理中的速度是质点的距离变化率,质点自身没的尺度,也不存在旋转。)
“麦克尔逊-莫雷实验”已经确认在地球上不可能知道自己的绝对速度。事实上说明不存在绝对速度。也说明在任何一个没有其他参照物的系统上都没有自身的速度问题。
 
假如宇宙中还有另一个质点,当然地球相对那个质点会有速度,但是与那个质点之间有什么关系与地球自身的速度无关。自身依然没有速度。
反过来,那个质点自身也和地球一样,可以无视地球的存在,自身也同样没有速度。
 
这就像一个人坐在公园看书,一颗流星从天空掠过(白天看不见但确实经常有流星),有没有流星对那个人没任何影响。而在流星看来,是那个人以很高的速度掠过流星,但是那和他有啥关系呢?那只是流星的看法。
就是说,你感觉某个物体的速度是多快与那个物体无关。那只是你的看法和感觉。
 
我们知道近大远小的透视原理,看远处的东西会比在近处时小,不信用仪器(相机)测量(拍照下来)也是一样的近大远小。你看着无论变得多小与他无关,那只是你的看法和感觉,那个物体该如何还如何。它不会因为你的看法而真的变大变小。但是你看到的确实也是真实情况,因为用仪器测量也一样。
 
我们知道洛伦兹变换公式:
t'=t√(1-v²/c²)
这个公式表明,我们看到的高速运动的物体上的时间t' 比我们的时间t 要慢。
那么我们把公式变换变换看看这个公式是什么意思:
两边平方就得到:t'²=t²(1-v²/c²)
两边同乘C²得到:c²t'²=c²t²-v²t²
两边同加v²t²  得:c²t'²+v²t²=c²t²
在底上加括号得:(ct')²+(vt)²=(ct)²
这时看出来了:这是勾股定理,ct' 和vt 是直角三角形的两个直角边,ct 是斜边。
如下图:

A相对O以速度v运动,B是A系统上的一点。在A与O重合的刹那,一光子从A射向B。
在A看光子的路程是ct' ,在O看光子的路程是ct ,并且在t 时间内A移动了vt 的距离。
三者的关系正好就是勾股定理的关系。
显然无论v 多快,对于A看不予考虑的路程ct'没有任何影响,只是影响了O看到的ct。
 
所以,实际上是因为相对速度快了,O看到的时间变快了,相对的说是运动的物体上的时间变慢了。其实速度对A没任何影响。无论O如何看它。
 
就像不同距离看到的大小不一样,不同的相对速度看到的时间也不一样。但那只是观测者的感觉或测量值。
 
只是大家都习惯说是高速运动的物体的时间变慢了。那那只是“以我为主”的一种说法。
甚至就算是“以我为主”,这种说法也有问题。
 
我们平时说近大远小,是说看到远处的物体变小了。如果用仪器测量(比如照相),要知道远处物体有多大,也需要进行换算,应该是在测量到的尺寸上乘一个大于1的因子。
这和我们测量到高速运动的物体的时间乘一个小于1的因子一样,为了得到那个物体上看到的情况。
如果乘一个小于1的因子就说是变慢了,那乘一个大于1的因子是不是就应该说远处的物体变大了呢?

相对论中速度越接近光速时间就过的越慢为什么

8. 关于相对论的问题 为什么速度增加时质量和时间会变化?为什么速度达到光速时,时间会停止?质量会变大?用

说实话,这些都是数学公式推导出来的。我可以告诉你的就是这个推导过程有一个前提,也就是 相对论的一个前提,光速常量C永恒不变,不会出现在火车上向前扔一个小球(小球速度=火车速度+扔出速度 即W=V+U,这是牛顿绝对运动观)的情况.在这个前提下,运用勾股定理就能很容易推导出t=rT,即表示时间不相等。(r是相对论因子,你自己百度,这万恶的数学符号我打不出来=。=)。这个是著名的一个思维实验,地上不动的人和在飞船上以高速匀速运动的人各带一个光子钟,在第三方观测下来两个光子钟运行的轨道是不一样的,地上的光子运行轨迹是上下垂直运动,飞船上的光子轨迹是沿着飞船飞行方向曲折运动。
    而后面的质量和速度变化是广义相对论中以上面狭义相对论种的这一个公式为基础推导出来的。这种纯数学推导出来的东西是无法用通俗语言叙述的。
    另外,根据相对论中的计算方程,有质量的物质想要达到光速是不可能的,只能无限接近光速。物体运动需要力的作用(可看做能量),无限大的力(能量)使速度无限接近光速,而无限大的能量是不存在的。所以相对论中不承认有质量的物质运动速度可以达到光速,更不用说超光速了。