如果一个物体无限往下掉,那么它会超越光速吗?

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简单回答:不能!不但不能,而且会远低于光速,这取决于物体要落到哪颗星球,如果物体从无限远处落向地球,最终的速度只有11.2千米/秒(理想条件先,不考虑摩擦力等外界因素)!

11.2千米/秒,这个数值看起来是不是很熟悉?你没看错,它就是地球的第二宇宙速度,也就是地球的逃逸速度,这样的结果完全不是巧合,而是必然!

有些人可能会纳闷:物体从无限远处落向地球,物体的速度怎么可能只有11.2千米/秒,即使达到不光速,也应该比11.2千米/秒快吧?

这种想法透露了网络上很多人经常犯的一个毛病:完全凭借自己喜好自己的感觉主观臆断地下结论!这也是为什么网络上会出现很多“喷子”和“键盘侠”!要知道科学不是“我感觉”,也不是“怎么可能”,科学是非常严谨的,也有很多完全颠覆我们传统认知的事实存在,凡事都要讲证据,当你提出质疑:“怎么可能”时,你的证据又在哪里?如果没有证据,你又知道怎么不可能呢?

下面就拿出证据,来分析为什么是11.2千米/秒!

证据很简单,没有太多复杂的计算。重新理解一下第二宇宙速度的含义。如果一个物体速度大胆11.2千米/秒,意味着就能飞离地球,那么最终飞向哪里呢?理论上分析可以飞向无限远处!也可以理解为没有飞离地球,只是飞离到无限远处再落向地球(其实是一个意思,只是方便下面的理解)!飞离的过程其实也就是物体的动能转化为势能!

那么反过来想,如果物体从无限远处落向地球,也就是势能转化为动能的过程,最终的速度必然就是11.2千米/秒,只不过过程相反罢了。这只是理论分析,事实上通过公式计算也是同样的结果,计算过程也不复杂,这里就不详细说明了!

这种结果和原理适用于宇宙一切星球,也就是说,一个物体从无限远处落向一颗星球,最终的速度就是这颗星球的逃逸速度。如此说来,理论上分析,一个物体从无限远处落向黑洞,最终的速度可以达到甚至超越光速,因为黑洞的逃逸速度超过光速!


宇宙探索


在地球上有一个很常见现象,当一个物体从高空下坠的时候,它的下坠速度会越来越快。而造成这个现象的原因就是地球的重力加速度,通常来讲,一个物体的下坠时间越长、高度越高,它的速度就越快。

根据这个现象,我们很容易就可以想到,如果一个物体无限地往下掉,它的速度肯定也会无限地增加,随着速度的不断增加,最终这个物体的速度就应该会超过光速。

这种可能性存在吗?

考虑到地球的重力加速度约为10米/平方秒,这与光速相差太大,因此,笔者认为,我们不妨用中子星来讨论这个问题,原因是中子星的重力非常的离谱。

相关资料显示,一颗标准中子星的表面重力是地球的7000亿倍,其表面重力加速度可达到(7 x 10^12)米/平方秒。

根据科学家的计算,一个距离中子星表面1米的、初速度为零的自由落体,在落地时的速度可达到每小时大约100万公里!既然中子星的重力加速度如此惊人,那么在距离中子星表面更远的地方,掉向它的物体能超光速吗?

先说答案,这个物体是不可能超过光速的,具体且看以下分析。

根据公式,重力加速度g = GM/r^2(在这里G为引力常量,M为中子星的质量,r为物体距离中子星质心的距离),我们可以看到重力加速度的大小是与距离的平方成反比的。

自由落体与星球质心的距离越大,受到重力加速度就越小,在地球上,因为地球的半径很大(约为6371公里)而重力相对较小,所以一般的高度都对重力加速度影响不大。

而中子星的结构却非常致密,其半径通常都为十几公里,因此在中子星上,自由落体的高度稍微增加一点,其受到的重力加速度就会大幅度地减少。

简单地讲,就是距离中子星一定的距离的自由落体,其受到的重力加速度,要比中子星表面的低很多。

我们也可以从逃逸速度的角度来分析这个问题,在不受外力的干扰下,当一个物体达到了一颗星球的逃逸速度时,它就可以逃逸到离这个星球无限远的距离。

反过来讲,如果一个物体由无限远的距离,从静止状态向一颗星球做自由落体运动时,它能达到的最大速度也就是这颗星球的逃逸速度。

事实上,中子星表面的逃逸速度在理论上的最大值为15万公里/秒(光速的一半),也就是说,不管你将物体放在离中子星表面多高的位置,当它从静止状态相对于中子星做自由落体运动时,它的速度都是不会超过15万公里/秒的。

可以看到,这个原理适用于宇宙中所有的天体。现在就有了一个问题,宇宙中还有一种比中子星引力更大的天体,那就是黑洞。在黑洞的事件视界以内,其逃逸速度就达到了光速,这也就意味着在黑洞的内部,可能存在着超光速的现象。

但到目前为止,黑洞仍然是我们无法理解的天体,甚至很多科学家都认为我们已知的所有物理规律,在黑洞的内部都可能失效,因此我们这里就不探讨这个问题了。


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魅力科学君


原创思想,如果一个物体无限往下掉,那么它会超越光速吗?可以,但这一物体就不是被我们认为的那种可视性的物体或客观性存在的物体了,而是瞬间性的会迁越性的那种物体了。因为这种物体是可以无中生有的,是没有初始性的时间性的了,因为是超越了光速了,那就是无视着时间性无视着空间性的存在了,那这样的物体就只能说是奇点的了,因为奇点就是无中生有而来的,而无中生有就是没有时间性的没有空间性的,而就可以作出无限性的这个概念出来了,否则任何的物质性或是物体性都是有着时间性空间性限制的,是不存在着无限性的了,而就不存在着有物体可以无限下落的了,这就同样不存在着超越光速的物体了。但不知是不是这样的认为,而下面就交给砖家们继续的讨论吧!


踏浪而来37326050


为了便于理解,我们可以把这个问题转化人跳入水中会摔死吗?在通常的情况下,人跳入水中是没有事的。因为,水是液体,其阻力不大。但是,如果我们不断地加大跳水的距离,在重力的作用下,人体入水的速度会越来越快。

入水速度的增加,会使水对人体产生的阻力增大。当水的阻力大到一定的程度时,人跳入水中的行为就会使人体产生不可逆的变化,即高空跳水同样也会摔死人的。

人类正是利用速度可以导致水的“变硬”,从事赤脚🦶划水运动,速度使水能够承载人体的重量。

好,现在我们回到题主的问题,人在引力的作用下会不断地被加速,人的自由落体速度会达到光速吗?

问题就出在自由这两个字上。如果人能够始终自由跌落,那么在引力的作用下,其速度是没有上限的。

然而,由于真空不空,存在着由不可再分的最小粒子构成的物理背景即存在着量子空间,人体的下落并不是完全自由的。

在坠落的初期,人体的运动速度较低,量子空间的影响是可以忽略不计的。类似坠入大气层的陨石,起初空气的阻力并不大。于是,坠落的速度会越来越快,终于使空间的影响变得不可忽视了。

陨石会因速度的增大,而与气体分子摩擦产生热,发生燃烧🔥现象。人体在太空中,虽然没有空气,但是量子空间也会借助于空间量子的不对称碰撞💥而产生阻力。

当人体坠落的速度接近光速时,几乎所有的空间量子都来不及躲开,全部撞击在人体上。于是,这就好比是高空跳水,人体会被量子空间撕碎,还原为空间量子。因为,物质不实,其仅只是由高能量子组成的封闭体系。

所谓空间就是物理背景,是由离散的粒子构成的。不同层次的空间,构成空间的粒子不同。水、空气和量子空间,在本质上是一样的,都是由离散的粒子构成的。它们分别是由水分子、气体分子(氧气和氮气等)和量子构成的。

量子空间的特殊性,仅在于量子是我们宇宙中不可再分的最小粒子。因而,量子空间是最为基本的物理背景,宇宙中的任何物体都会受到该空间的束缚,不存在绝对自由的物体。

只是,正是因为量子很小,其对物体产生的阻力远小于气体。只有在接近于光速的时候,该空间效应才会显现出来。这也是为什么描述宏观范围内物理现象的经典力学,是忽略了量子空间效应的一维物理理论的原因。

总之,只要真空不空,存在着量子空间;只要物质不实,其仅只是由高能量子组成的封闭体系;那么,人体就不会被无限加速,使其坠落的速度达到光速。人体在达到光速之前,就会被量子空间撕碎,还原为量子,由物理对象转变为物理背景。


淡漠乾坤


一直往下掉?真的可以?

我觉得很多人都有这样的错觉,认为宇宙中所有的东西都会有向下掉的趋势,如果没啥东西拦着,就会一直掉。

但事实真的是这样子的么?其实这种想法有点井底之蛙,就好像看到自己的井口下雨了,然后就认为全世界都下雨了。

如果,我们跳出地球这个范围,再来看这个问题,就会发现,地球上东西都往下掉的本质,其实是重力在作祟。所以,不存在所谓的“下”,只存在“力”作用的方向。

如果,我们朝前扔一个物体,那这个物体就会呈现抛物线的形状。而整个过程,重力其实是在对物体做功的,我们假设物体质量是m,高度是h,重力常数是g,那重力做功就是mgh,简单粗暴。

那么问题来了,这物体可以一直往下掉么?我们狠一点,理想状态下,我们假设地球上有个井,直通地心,那这个时候我们把物体放到井口,然后松手,结果呢?重力做功其实就是mgR,这里的R其实就是地球的半径。你看这两数不管咋样,只要在地球上,数字就很小。

那你可能要说了,整个大的天体呗?但是无论宇宙中的天体有多大都是有限大,就算是黑洞,都会遇到一个问题,那就是这个引力做功是可以用数学表述出来的,而且一定是一个有限值

知道了这个,那就简单了,如果能超光速,那我们只需要知道超过光速所需要的能量是多少就可以。那到底需要多少呢?我们可以从爱因斯坦的狭义相对论说起。

相对论

爱因斯坦在1905年的时候发表了4篇开创性的论文,其中在第三篇当中,他提出运动是可以改变时间和空间的,并且提出时间和空间应该被看成是一体两面的,也就是时空。后来,没过多久,他又补充发表了一篇,这篇当中提到的就是质量、能量与运动的关系。

我们后来把这部分叫做质能等价。两篇论文合并起来称为狭义相对论。

那其实能不能超光速其实就涉及到质能等价的相关理论,爱因斯坦通过洛伦兹变换推导运动物体的质量时,得到了下面的方程,

其中m0是静止质量,m是运动时,物体的质量。通过方程,我们就会发现一个问题,如果速度越快,下面的式子的数值就会越小,整个右侧的数值就会越大。(小学数学了,分母越小,数就会越大。)所以,质量也就越大。所以,我们就可以得出一个结论:

运动的物体,运动速度越快,质量就越大。

那质量越大意味着什么呢?

意味着我们要给他加速的难度就越大,根据牛顿第二定律F=ma,当m越大时,要保证加速度,F就得越大。

但这时候问题就来了,如果速度快到非常接近光速时,下面的式子的数字就会变得非常非常大,以至于相当接近光速时,质量会达到接近无限大的状态,那这时候,如果你还要给你物体继续加速,意味着你需要的能量就是无限大的。

也就是说,当物体的速度越接近光速,加速就越费劲,如果你想要加速到光速,从理论上看,你所需要的能量就是无限大。而我们刚才上文也提到了,宇宙中的天体是有限大的,所以引力势能也是有限大的。所以,根本不可能让一个物体加速到光速的层面。

那什么情况下可以达到光速呢?

其实根据这个理论,我们可以得出这么一个结论,那就是如果物体的静止质量m0=0,也就是没有静止质量,这个时候,它就可以达到光速。而光就不具有静止质量的,所以它可以达到光速。

最后,我们来总结一下,其实不存在所谓的“下”,都是引力在作祟。而想把一个物体加速到光速需要无限大的能量,而在宇宙中不可能存在无限大的天体可以提供无限大的能量,因此不可能把物体加速到光速。而光之所以可以达到光速,实际上是因为光的静止能量是0。


钟铭聊科学


地球人只有地球知识,因为被地球锁住了你的思维和认识。思维能够冲岀大气层的人很少,少之又少。

所以要学习,学习学习再学习!

宇宙中任何一个物体它的运动都必须在另一个物体的作用下进行。比如讲,苹果为什么会从树上掉下来呢?许多人想这是天经地义的事,你提岀这事不是废话吗?

所以许多的事物人们巳经习惯了,而从来就不会去问一个为什么?

这个问题在欧洲就有人思索过,它为什么的原理,从而认知了万有引力这个宇宙真理。

从此人类发现了地球的引力。

许多的事物存在于宇宙中,地球中,这些知识的真理埋藏在人类的感官之外,但是亿万万年来一直左右着世界上的万事万物。

聪明的人,喜欢探索者,他们用思想把这些真理挖掘岀去,用宇宙理论书写在白纸上,解释给不明白的人听,使他们开悟。

这就是万有引力无处不在,它们左右着宇宙,左右着宇宙的一切。一个物体被另一个物体吸引,就会产生方向性的运动,强引力者会吸引弱引力着朝着它的方向运动。

如果太空没有强引力者,就不会产生方向性运动,也就不会往下掉。

而会产生它们自已因素导致的运动。

重力和加速度问题?

有人说,一个物体往下掉,会不会超过原有的速度,而岀现加速度,越来越快。

我们理解为什么会岀现加速度?

我们有力学来解释,还不根本,我们还是用为什么来解释吧?

一个物体最强的引力在这个物体的中心,也就是说,另一个物体被吸引离中心越近,引力越大,它被吸引的力越大,速度越快。

离这个物体越远,磁力线越弱,速度越慢。

原来岀现加速度是与吸引物体的距离有关系。

人类在认识事物上,越来越多,越来越系统。知识的书籍在不断的加厚,我们翻开它阅读吧!


云天广阔


如果一个物体无限往下掉,那么它会超越光速吗?

在大家的认知中,一个物体在引力场中一直往下掉,它的速度似乎并没有限制,只要这个距离足够长而且中心质量体无限大,那么终有一天这个下坠速度会超过光速?但事实上却不会发生这样的情况,我们从两个角度来解释这个有趣的问题,如果您信任爱因斯坦,那么请看第一个解释,如果你不信,那么请看第二个解释。

自由落体与能量守恒

牛顿力学中的自由落体加速度计算应该是比较熟悉的,毕竟中学里就有,不妨来回忆下。

V=GT

V就是光速,G为重力加速度,选择种花家最近的上海 g=9.794米/秒^2为参考

T=V/G=299792458/9.794=354.28天

如果按照经典力学的解释,在这个恒定的引力场自由落体加速下,一年不到即可达到光速,当然从理论上来看,一年之后就该超过光速了。但事实上在这个情况是不存在的,因为牛顿经典力学它的应用范围是低速运动,比如10%光速以内,它的误差还是比较小的,一旦超过这个范畴,它的误差会越来越大,比如质速就遵守如下曲线关系。

就像计算黑体辐射的公式一样,维恩公式和瑞利-金斯公式都存在各自适合的范围,因为黑体辐射大家都知道,也能计算,所以普朗克的黑体辐射公式很容易就获得了信任,但质速关系很难理解,因为我们还达不到这样的速度,但其实在近地轨道的卫星就必须考虑它所带来的钟慢效应(和质速增加比例是一致的)。那么如何才是考虑整段速度的计算方式呢?放心,爱老头已经给我们准备好了。

综合一下,公式就是:E=mc^2/√(1-v^2/c^2) -mc^2

上述公式中m为物体的静止质量,在相对论质增效应下,这个速度会越来越慢,最终趋向于0,所以这个E的能量增加是有限的,最终的速度也无法超过光速。

黑洞的吸积盘

除了黑洞外,在宇宙中找不出任何一个与文中假设条件相似的去处,因为它的逃逸速度超过光速,连光都无法逃脱,那么物质在下落过程中会超过光速吗?其实在这个话题中有一个非常令人迷惑的陷阱,因为很多朋友认为:

在越过了视界之后物体存在超光速下坠现象

其实种花家要给出的答案是,越过了世界之后物体的速度可能比物质在吸积盘中的速度还要慢,为什么呢?且听种花家做个简单分析,如果您觉得不合理,不妨留言或者私信讨论。

1、为什么物质不会直直下坠?

我们观测到的现象是黑洞或者中子星甚至白矮星与恒星诞生,都伴随着一个吸积盘,这是因为物质在引力场中下坠的过程并不是理想的状态,而是会受到多方影响,因此它下坠的理想直线将会成为一条螺旋曲线,因为存在了切线方向的加速分量,环绕着下坠成了必然选择。

2、越过了视界之后会超过光速吗?

这是很多科普作者误解的地方,尽管黑洞视界内我们不可能了解,但可以根据现有的物理规律去推测黑洞视界内的情况。

根据引力场中的时间交换比来推算,在越过黑洞视界时,它的时间将是停滞的,越过视界之后呢?它会倒流吗?很明显不能,会加速吗?没有理由!最大的可能是它仍然是停滞的,那么过了视界之后无论它将以多快的速度下坠,对于无限长的时间来说,它的速度也许比你的步行还要慢,如果以观测者的时空来分析这个下坠,它永远都掉不到“黑洞的中心”!

很有意思的一个讨论话题,居然牵扯车黑洞视界内的世界,其实《三体》中掩体世界里就有一个捕获的黑洞,有一个人掉下去了,他最后的身影留在视界上,在掩体世界的时空观来看,他永远都会停留在这个生死之间的阶段,刚开始的时候不明白,但后来了解了黑洞的德行之后也就明白这个道理。这就是广义相对论的时空观,在宇宙的不同条件的区域,时间的流逝是不一样的。


星辰大海路上的种花家


首先宇宙中没有上下这样的方向。所以不存在往下掉的问题。

其次,在宇宙中如果没有其他引力干扰的话,这个物体会有一个恒定的速度,继续前进,永不停机。

然后我们来假设从地球地表到大气层的高度为无限。看看这个时候会发生什么。我们乘坐航空器到达这个无限的高度的顶端向下方投掷一个物体,然后通过设置在期间的数个测速仪来读取数据。

经过物品的一段时间的掉落之后。我们可以测速仪上看到,该物品你的速度达到一个值之后就会不变了。

这是怎么回事呢?

原来地球除了引力之外,空气还对该物品存在着摩擦力和上浮的力量。任何物体在空气中是有浮力的,只不过这个浮力太过微弱我们感觉不到罢了。但是在下跌的过程当中,浮力和摩擦力会合在一起共同抵抗引力,以至于到最后下降的速度不会再继续增加。这个物品将会以这个速度保持很长时间,直接降落到地面。

所以即便空间无限,想达到光速也是不可能的。


只想说说心里话


很多人喜欢跟光较劲,很多问题也加上了“理论”二字,但是,就算理论上也是太天真了。

我就用一句话终结这种问题吧,光是具有波粒二象性的物质,普通人解释不清光是什么,但可以肯定的是,光是超体,你说的物体,只是物体。怎么比?还用往下讨论么?

就好比人能跟神对比吗?人要吃喝拉撒,就相当于物体会有摩擦力,重力,推力,温度,密度各种制约,而神什么制约也没有,为什么总要对比呢?

有个问题是一个管子三十万公里长,敲它一端,敲了一厘米,另一段就立即移动了一厘米,达到了光速,是吗?

敲一端,这不就是地震波吗?地震波速度能到三十万公里??

题主这个问题,物体接近光速的时候,质量会无限大,会压塌自身成为渣渣,其他有什么现象也无需了解,总之不会是让你平平安安接近光速的,你不可能再假设说相对论是错的吧?


microkof


首先这个问题的逻辑有缺陷,在宇宙中,没有参考系就并不能够区分方位。即使我们假定一个参考坐标,也不能区分上与下。

如果我们忽略掉题主的这个BUG,那么题主的向下应该是指物体在向一个固定方向做加速运动。

答案是,不能超越光速!

光速是这个宇宙中最快的,任何物体运动都无法超越。

简单理解下:按照惯常的牛顿力学思维,物体持续受力进行加速度,理论上应该是可以达到甚至超过光速的。但是爱因斯坦的相对论告诉我们,物体的质量和能量是可以相互转换的。当我们加速物体时,物体的动能增加,动能增加会导致物体的质量增加。在低速阶段,质量增加的并不明显,因而牛顿力学的公式依然可以适用。但随着速度逐渐接近光速,质量将以几何级数增加,加速物体所需要的能量几何级数增长。这导致我们可以加速物体到接近光速,但始终无法达到或超过光速。


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