光速是宇宙中最快的速度，同時(shí)也是人類(lèi)發(fā)現(xiàn)的物體運(yùn)動(dòng)最快速度，愛(ài)因斯坦認(rèn)為任何存在質(zhì)量的物體，運(yùn)動(dòng)速度都無(wú)法超過(guò)光速，那么愛(ài)因斯坦是怎么知道的？
光速，在物理學(xué)中是一個(gè)很重要的“常量”，因?yàn)檎婵罩械墓馑偈遣粫?huì)發(fā)生變化的，不論和任何速度相加，都只能得到光速，因此有人突發(fā)奇想，把手電筒丟出去，認(rèn)為手電筒運(yùn)動(dòng)的速度再加上光速，就超越了光速是不正確的。觀測(cè)者相對(duì)于光速的運(yùn)動(dòng)速度和光速本身無(wú)關(guān)，所以光速和任何速度疊加后，能得到的速度都只是光速。
速度都疊加并不遵循經(jīng)典力學(xué)的法則，而是遵循相對(duì)論法則，因?yàn)殡S著科學(xué)的逐步發(fā)展，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，經(jīng)典力學(xué)并不適用于所有的情況，特別是物體以解決光速的速度高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，經(jīng)典力學(xué)就不再適用了，并且在引力強(qiáng)大的天體面前，經(jīng)典力學(xué)也會(huì)失去效果，相對(duì)論就是為了解決這些問(wèn)題誕生的。
狹義相對(duì)論指出，在任何慣性系中觀察，真空中的光速都是一個(gè)常數(shù)，不會(huì)因?yàn)楣庠幢旧砘蛘呤怯^察者的運(yùn)動(dòng)發(fā)生變化，量子力學(xué)的測(cè)不準(zhǔn)原理指出，當(dāng)我們想要一個(gè)數(shù)據(jù)變得更準(zhǔn)確的時(shí)候，必然會(huì)引起另外一個(gè)數(shù)據(jù)變得模糊，而真空中的光速并不會(huì)因?yàn)槠渌虬l(fā)生變化，所以光速十分重要，是一個(gè)衡量和研究宇宙時(shí)很重要的常量。
光速不變?cè)硪膊皇菒?ài)因斯坦猜測(cè)出來(lái)的，而是求解麥克斯韋方程組得到的結(jié)果，并且也被邁克爾遜—莫雷實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，所以光速不變?cè)碛袛?shù)學(xué)模型，也有理論基礎(chǔ)和實(shí)際驗(yàn)證，這個(gè)原理也是愛(ài)因斯坦創(chuàng)立狹義相對(duì)論的基本理論依據(jù)。
而在廣義相對(duì)論中，光速不變?cè)淼玫搅烁玫难由?，因?yàn)樵趶V義相對(duì)論中，慣性參考系并不存在，被加入了廣義相對(duì)性原理后，光速不變?cè)砜梢赃m用于所有的參考系，光速這個(gè)常量也就變得更加重要了。
在狹義相對(duì)論中，對(duì)于能量的概念也有了革新，在傳統(tǒng)的認(rèn)知中，質(zhì)量和能量完全是兩個(gè)概念，但是狹義相對(duì)論指出，質(zhì)量和能量只能存在一定的當(dāng)量關(guān)系，也就是我們常說(shuō)的質(zhì)能方程：物體的質(zhì)量為m，則相應(yīng)的能量為 E=mc。
所有光源發(fā)出的光都各向同性，也就是光速不變?cè)恚⑶宜袘T性參考系內(nèi)的物理定律都是相同的，那么質(zhì)能方程都可以成立，恰好這兩個(gè)理論都可以被推導(dǎo)出來(lái)，這證明質(zhì)能方程是同樣成立的。
質(zhì)能方程指出，物體的質(zhì)量，其實(shí)就是它自身能量的體現(xiàn)，質(zhì)量越高蘊(yùn)含的能量就越高，但是正常情況下，質(zhì)量無(wú)法轉(zhuǎn)化為能量。而一個(gè)物體在運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，運(yùn)動(dòng)的速度越快，它的運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的能量就越大，物體相對(duì)的運(yùn)動(dòng)質(zhì)量就越高，有質(zhì)量的物體在接近光速的過(guò)程中，質(zhì)量會(huì)變得越來(lái)越高，這種效應(yīng)在正常情況下不明顯，只有在接近光速時(shí)，物體的質(zhì)量增加才會(huì)越來(lái)越快。
當(dāng)一個(gè)物體接近光速的時(shí)候，它的質(zhì)量也會(huì)接近無(wú)窮大，所以我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，在宇宙中光速其實(shí)扮演著“無(wú)窮大速度”的角色，也就是我們常說(shuō)的速度上限，從正常的情況來(lái)看，超越光速是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)槲覀儧](méi)有無(wú)限的能量去驅(qū)動(dòng)一個(gè)質(zhì)量無(wú)限大的物體，而光本身可以達(dá)到光速，是因?yàn)楣獾撵o止質(zhì)量為0，運(yùn)動(dòng)時(shí)必然會(huì)達(dá)到光速，不過(guò)在不同的介質(zhì)中，光速也是會(huì)發(fā)生變化的，這也是為什么我們要說(shuō)真空中的光速是宇宙中最快的速度的原因。
所以，愛(ài)因斯坦是根據(jù)各種科學(xué)研究和數(shù)學(xué)計(jì)算，推論出有質(zhì)量的物體無(wú)法達(dá)到光速的，并且這個(gè)理論也得到了實(shí)際認(rèn)可，是相對(duì)論的理論基礎(chǔ)，而相對(duì)論是人類(lèi)現(xiàn)在物理學(xué)的理論基礎(chǔ)之一，我們對(duì)于物體高速運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)和強(qiáng)引力場(chǎng)的情況都需要用相對(duì)論來(lái)解釋。
不過(guò)相對(duì)論本身也并不完善，相對(duì)論和量子力學(xué)之間的矛盾，讓我們沒(méi)有一個(gè)可以解釋整個(gè)宇宙的“大一統(tǒng)理論”，這就給未來(lái)人類(lèi)超越光速留下了一定的余地，就像是經(jīng)典力學(xué)無(wú)法解釋整個(gè)宇宙一樣，未來(lái)人類(lèi)會(huì)找到更全面的理論，在新的理論體系中，超越光速可能就不是一件那么困難的事情了。
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