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深层解读速度的极限就是光速吗?为什么?

  先简单地介绍一下狭义相对论(狭义相对论确实是可以很简单地就介绍清楚的)。
  先从伽利略变换说起。我在地面上花1秒钟走了1米,在时空平面上,对应(1,1)这个矢量,这是以地面做参照系。如果以我自己做参照系,刚才的物理过程是怎样的呢?由于以自身做参照系速度为0,所以(1,1)这个矢量变成了(1,0)。如下图所示:
  几点说明:
  1、由于从地面参照系变换到我自身的参照系,时间不变,变化的只是空间,所以时空矢量变换时,是沿着直线变换的。
  2、空间的相对性,可以用下式表示:10,同样一个物理过程,对地面来说的1米长的空间,对于我来说是0米长的。容易知道,如果再换一个参照系,原先对地面来说1米的空间距离,还可以变为1米,101。
  所以伽利略变换,基本可以用一句话来概述:变换参照系时,时空矢量沿着直线变换。
  想明白这点,狭义相对论现在用一句话就能说清楚了:变换参照系时,时空矢量沿着双曲线变换。如图:
  几点说明:
  0、为什么是双曲线?没人知道,我也疑惑上帝当年设计宇宙时为什么不选择简单的直线,而是选择了数学上更为复杂的双曲线。爱因斯坦只是发现了这个结果而已,还没人知道为什么是这样一个结果。
  1、相对论的内核是简单的,原因就在,从伽利略时空到相对论时空,只是直线变成了双曲线而已,并没有太多的不一样。伽利略时空是容易理解的,所以相对论理解起来也是容易的。
  2、相对论的问题在于市面上通常的相对论科普,诸如时间变慢,动尺缩短,质量膨胀等概念,这些概念都没有触及相对论的简单的核心,而是把一些细枝末节的东西给复杂化了,从而导致人们很难理解相对论。
  3、原先在伽利略变换下,空间有如下性质:101,现在相对论把时间变得跟空间一样了,也有如下性质:101,图像参考第二张双曲图。物理含义是:对于你来说同时发生的2件事情(0),对另一个人来说可能是先后发生的(1),再换一个人,也可能是后先发生的(1)。空间的相对性,普通人是很容易理解的,现在无非是把时间变得跟空间一样了而已,并没有理解上的困难。
  4、第一张双曲图,能明显看出相对论时空跟当年牛顿时空的区别,由于是双曲线,所以变换参照系时,时间也跟着变化了。以自身做参照系,速度为0时,明显时间是最短的。
  5、双曲线有渐近线(图中虚线),这个就是真空中光的路径,变换参照系时,渐近线上的点依然在渐近线上,所以光速不变。
  介绍完狭义相对论,最后回到正题:
  1、从第一张双曲图能看出,如果你的速度最开始低于光速,那么做参照系变换时,由于是沿着双曲线进行变换,所以速度永远无法跨越双曲线的渐近线,也就是无法超越光速。
  2、从第二张双曲图也容易看出,如果你的速度最开始高于光速,那么做参照系变换时,由于是沿着双曲线进行变换,所以速度也永远无法跨越双曲线的渐近线,也就是无法低于光速。
  3、当然,如果不是变换参照系,而是通过给物体不停地增加能量,是否能超越光速呢?这个问题需要用到动量守恒定律,需要点数学。假设光速C1,一个物体在时空中的动量矢量是(a,b),其中a大于b,运动速度ba,小于1,而光的动量是(c,c),用光给物体加速,假设全部吸收,加速后的动量是(ac,bc),容易知道,加速后的速度还是小于1的;但是基本粒子,c是不能全部吸收的,但不管c吸收多少,新的动量矢量(a,b)跟老的动量矢量(a,,b)在同一个双曲线上(为什么?这个倒是可以说清楚的。因为基本粒子的质量在运动中保持不变,而a跟b的平方差就是质量的平方,正因此才会在同一条双曲线上。忘记相对论中那个荒谬的动质量跟荒唐的Emc吧。)所以运动速度自然也不会超越光速。
  说了这么多,速度的极限是光速吗?我个人观点是否定的。因为并没有合适的理由限制超光速粒子的存在。

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