当速度达到光速的时候,我们周围有什么变化
来源：学生作业帮助网 编辑：六六作业网 时间：2024/12/30 04:53:57
当速度达到光速的时候,我们周围有什么变化
当速度达到光速的时候,我们周围有什么变化
当速度达到光速的时候,我们周围有什么变化
质量是一切物体的重要的属性.我们习惯于永恒不变的物体质量,即物体的质量不因物体运动速度的不同而不同.这同我们下面的结论是一致的：在一种恒力的持续作用下,速度的增加与力作用于物体的时间长短成正比. .
这一结论是基于速度相加定理之上的.但是我们在前面已经正式,速度相加定理不能在一切情况下都适用.
比如说,我们用两秒的时间,对一个物体施加一定的力之后,将获得多大的速度呢?我们通常使用普通的速度相加规则球物体的末速度,即把第一秒末的速度与物体在第二秒获得的速度相加,以求得第二秒末的速度.
我们可以这样继续不断的加下去,一直到使物体运动的速度接近光速.在这种情况下,速度相加这一陈旧的定理就不再适用了.根据相对论的观点,速度相加定理在这种情况下就无能为力了.如果继续运用这一陈旧定理,我们得到的速度就要比预想的速度小.这就是说,在高速运动中,速度的加大不再同对物体加力的时间长短成正比.换句话说,虽然以同样的时间将一定的力作用于物体,但是物体运动速度的加大率,要比在低速运动中小.出现这种情况是很自然的,因为宇宙间存在一个最高速度.如果将恒力作用于一个物体,当这个物体的运动速度在逐渐接近光速的过程中,它的运动速度加大的比例就会越来越小.因为物体运动的速度永远也不能超过速度的最高极限,即光速.
只要物体运动速度与物体外加力的时间是成正比例的增加,我们就可以认为,质量与物体运动速度是无关的.但是,一旦物体运动速度接近光速,时间与速度的增加就失去了比例,于是质量就变得与速度息息相关了.由于时间可以无限加长,而速度却不能超越最高极限.由此我们发现,质量随速度的增加而增加,而且当物体运动速度达到光速时,质量就成为无限大.
计算结果表明：运动物体的质量随其长度的缩减而增加.这样,一列爱因斯坦火车在以每秒24万公里的速度运行时,其质量要比它在静止时大10/6倍.
很显然,与光速相比,我们日常接触的一般速度就显得微不足道了.所以在低速世界里,我们可以不考虑质量在运动中的变化,也不必考虑物体运动速度与其体积之间的关系.同样,也不必考虑两个事件发生之间的时间间隔同事件观察者的运动速度之间的关系.
质量与速度之间的关系,是根据相对论的理论推导二处.要观察和检验这两个之间的关系,我们可以进行对电子的快速运动情况的观察实验.
利用现代实验设备,是电子以接近光速的速度运动已是相当普通的事.在加速其中,能将电子运动速度加大到仅仅比光速低美秒30公里.
实验结果表明,现代物理学完全能够将处于高速运动中电子的质量同静止电子的质量加以比较.实验也充分表明,质量与物体运动速度息息相关.这也是相对论阐明的客观规律.
物体质量的增值与作用与物体的理由密切的关系,而且有一定的比例关系.一切作用与物体的力,以及任何物体能量的增值,都会使物体质量增加.这就是当物体被加热时,其质量就比为加热时大的原因.这也就是当弹簧被压缩时,其质量就增加的原因.但是质量变化同能量变化之间的比例系数是微乎其微的.例如：要使一个物体的质量增加一克,就必须对该物体施加2500万千瓦小时的能量.
这就是在一般物体情况下,物体质量的变化是非常微小的原因,即使是运用最精密的仪器,也无法测量出来.如果将一吨水从零度加热到沸点,其质量大约会增大一百万分之五克.
在现代物理学中,我们也观察到质量的变化起着非常显著作用的现象.
例如,当原子核相互碰撞后产生新的原子核的现象.又如,当一个锂原子与一个氢原子相互碰撞,产生两个氦原子.再者一过程中,氦原子的重量比原物质的质量减少四百分之一.