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为什么宇宙最快速度是299792458米/秒?怎么算的?你知道吗?

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人们早已知道光速非常快,甚至猜测光速是无限的。由于光速极快,早期物理学家很难准确测量光速。直到激光出现,物理学家才更准确地测量光速。到1983年,光速直接定义为 m/s。根据爱因斯坦的相对论,这种速度是宇宙的最终速度。

那么为什么光速是速度上限?

电子产品的质量非常低,仅为9.11×10 ^ -31千克。根据牛顿物理学中的动能计算公式:

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可以计算出,只要给出的电子超过4.1×10 ^ -14焦耳(相当于万亿分之一伏或256千伏),它就可以加速到光速。如果能量增加,电子可以加速,使速度远远快于光速。通过这种方式,光速是轻而易举的。

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但是,无论哪种粒子加速器,即使是最强大的大型强子对撞机,今天也无法加速电子的速度到光速或光速。此前,物理学家对斯坦福直线加速器(SLAC)进行了实验。电子加速0.3米后,速度达到光速的99.5%。然而,在另一个3.2 km的加速度之后,电子的速度在小数点后仅为6,超过9,并且从未达到过光速。

至于原因,牛顿物理学只适用于低速情况,而在亚光速下,只有相对论才是描述事实的理论。根据相对论,可以导出以下动能表达式:

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可以看出,即使质量和电子一样小,当速度无限接近光速时,电子的动能也是无限的。因此,只要有静止质量(m0),速度就不能达到光速,光速就是永远不能达到的极限速度。对于没有静止质量的物体,光速是唯一的速度。至于光速,这个理论是不允许的。

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迄今为止,已知最快的亚光速是由宇宙中神秘的OMG粒子创造的,其速度相当于光速的99.999…中间15、、51%。虽然这个速度非常接近光速,但仍然达不到光速。

光速不仅是最快的,而且在所有的参照系(光速恒定的原理)中都是一致的。因此,物理学家将接近精确测量的 m/s定义为光速,这样既不能确定先前长度相关参数的可测量变化,也不能确定1 m的长度。

最后,需要注意的是,宇宙中存在一种超光速,即空间膨胀的速度。但是空间不是物质和辐射,它自身的膨胀率也不受限制。