點解冇野快得過光?

上面那位將發現上的先後次序掉換了來說。事實上應該是愛因斯坦注意到光速在不同的慣性參考系下的不變性﹐之後才導出了狹義相對論。

光速在不同的慣性參考系下的不變性是由大量實驗得出的 (如Michelson–Morley experiment)。因為他們無論在何時何地何種方法測量到的光速都是一定值。

所以若果速度的極限不是光速c﹐則會有以下矛盾。例如一架向您迎面而來的車﹐車速為v。當車上的人向您投射一道光時﹐您測到該道光的速度應該是c+v。但事實上正因為光速的不變性﹐所以您測到的速度仍然是c。從而推論到速度的上限是光速。

至於光速為何在不同的慣性參考系下不變﹐則是沒辦法解釋的。這只不過是宇宙間的一個事實罷了。

當然愛因斯坦由此推出來的狹義相對論﹐可以解釋沒有任何有質量的物體可以將速度加速到 c。理由如下

物體的動能 E_k=(1/2)(m_0)v^2

m_0是物體靜止時的質量

當物體運動時﹐動能 E_k的質量是 m_k=E_k/c^2=(1/2)(m_0)(v^2/c^2)

物體的總質量為m=m_0+m_k=(m_0)(1+v^2/2c^2)

而 (1+v^2/2c^2) ~ 1/√(1-v^2/c^2)

因此 m=(m_0)/√(1-v^2/c^2)

所以當物體運動時﹐它的質量會增加﹐而要去到 c﹐則物體的質量上升到無限大﹐這是一個矛盾。


2009-09-11 00:02:52 補充：
物體的動能 E_k=(1/2)(m_0)v^2

好明顯是對。因為物體的總能量是 E=m0c^2+(1/2)m0v^2+...高次方項。有些人用其它處理手法說高次方項本身可以不存在云云。

無論如何﹐對一個參考系來說﹐E_k=(1/2)(m_0)v^2 是物體的動能。物體靜止時的能量是 m0c^2。當然在不同參考系裡E可以不同。

根據相對論:


能量^2 = (動量*光速)^2 + (質量*光速^2)^2 (1)

和

動量*光速 = 速度 * 能量/光速 (2)

如果

由(2)

速度 > 光速 or 速度/光速 > 1

動量*光速 > 能量

(動量*光速) ^2 > 能量^2

能量^2 - (動量*光速) ^2 > 0

用(1)
(質量*光速^2)^2 < 0

因為 光速 是 實數

所以, 質量^2 < 0

得出, 質量 是 虛數.

所以, 速度既上限不是光速. 只是質量是實數的物質的速度上限是光速.

如果有虛數質量的物質, 它是快過光速.

補充:
上限(upper limit) 係一個唔好既講法. 因為limit 是沒可能達成的意思. 但光子是以光速運動的.

2009-09-09 12:54:37 補充：
至於光速為何在不同的慣性參考系下不變﹐則是沒辦法解釋的。這只不過是宇宙間的一個事實罷了。

<<<--- have reason, Coz Maxwell's equations, which govern the motion of light is regardless of inertial coordinate. Thus, any inertial coordinate system have same equation of light propagation.

2009-09-09 12:56:44 補充：
物體的動能 E_k=(1/2)(m_0)v^2

<<--- this is totally wrong!!!

this expression is only for classical case.

in high speed, K.E. Takes another form.

2009-09-11 16:26:27 補充：
光速在不同的慣性參考系下不變﹐所以四條 Maxwell's equations 才說得通。

when developing the Maxwell's equationS, there is no assumption for speed of light. so, i don't see this point.

2009-09-11 16:26:39 補充：
而且磁單極那條 Maxwell's equation 只不過是因為現在找不到磁單極所以才假定成立。

The EM wave equation in free space, does not need the magnetic monopole assumption. so,... you can simply argue with "the Maxwell's equations are 4 assumptions that matching all experiment."

2009-09-11 16:29:27 補充：
The point is, when Einstein think about the M-M experiment, he first noticed that Lorentz already said speed of light is an invariant in the Maxwell's equations. so, speed of light is not quite fundamental but Maxwell's equations.

這是因為若要加速物體.便要能量.當中一部份的能量會轉化
為質量。這是根據愛因斯坦質能轉換公式E=mc²所得知的。

這樣就會令物體的質量增加，若繼續把物體加速就能投放更

多的能量，物體質量持續增加，當接近光速時，物體質量無

限大，令到很難加速。

而光就不同..本身不帶有質量.只要加速時才有質量.所以可以發揮最大的速度。

（質量大的物體，比質量小的物體更難加速根據牛頓第二運動定律F=ma）


其中F=力 m=質量 a=加速度
顯示質量與加速度成反比