以光速运动的物质,是否一定是光?

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光在真空中的传播速度是299792458米每秒,目前没有发现任何物质的运动速度超过了光速,从理论上讲也不会出现这种可能,因为爱因斯坦给出的狭义相对论不允许出现这种情况。根据狭义相对论,物体的质量会随物体运动速度的增大而增大,当物体的速度趋近于光速时,质量会趋于无穷大。要推动这样一个质量无穷大的物体,需要的能量也是无穷大的,故狭义相对论不允许有质量物体的速度达到光速。

光子能够以光速运行是因为其静止质量为零。有一些理论认为光子会存在一个静止质量,但是从未得到实验的检验。中微子被发现后,在很长的一段时间内人们认为它的静止质量是零,故中微子的运动速度被当作等于光速。直到上个世纪90年代,各种中微子振荡陆续被发现,中微子振荡表面中微子存在静止质量,这样中微子的运动速度就不可能达到光速,只能是非常接近光速。

宇宙中以及人类设计的一些实验中会存在一些超光速现象,比如宇宙空间的膨胀速度超过了光速;相速度可以超过光速……不过发现的这些超光速都没有超出相对论的框架,因为那些超光速并不能使物质、能量、信息的传播速度超过光速。

那么除了光子,宇宙中真的没有其他物质的运动速度能够达到光速吗?真的有。

2015年,美国激光干涉引力波天文台的科学家发现了引力波的存在迹象。经过几个月的分析,确认发现的就是引力波。发现引力波的消息公布后,立即引起了全球媒体的关注。

引力波是爱因斯坦根据广义相对论预言出来的,从广义相对论的诞生到发现引力波用了100年的时间。之所以需要这么长的时间,是因为引力波太微弱,不容易被检测到。激光干涉引力波天文台之所以能够发现引力波,除了与仪器的精度有密切关系,还与引力波信号的强度有密切的关系。首次探测到的引力波来自两个黑洞的合并,两黑洞合并后亏损了3个太阳的质量,这些能量通过引力波的方式释放了出来。

不论是理论还是实验,都表明引力波的传播速度等于光速。引力波携带着能量,故它和电磁波一样是一种物质。


刁博


所以由狭义相对论可知,物体的速度可以接近c,但不能达到c。


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