在上一篇文章《兩艘飛船接近光速相對飛行,，它們的相對速度會超過光速么,？》里，我否定了試圖通過相對速度繞過光速這個門檻的想法,，你兩個物體的運動速度再怎么快,，再怎么無限畢竟光速，你們的相對運動速度還是無法超過光速,。

這個問題是搞清楚了，但是沒想到有些讀者對這個問題的假設(shè)產(chǎn)生了疑問：為什么我單個物體的運動速度永遠無法達到光速,？為什么偏偏光速是所有物體運動速度的上限呢,？牛頓第二定律不是告訴我們：只要我們提供一個恒力，物體就能產(chǎn)生一個恒定的加速度么,？我慢慢加速慢慢加速,，按道理總有一個時候會超過光速的啊,？

還有些剛學(xué)完了高中物理的一些知識,，得到了一些速度的公式。比如,，老師說自由落體的速度公式是：V=gt,。這個g是重力加速度，那么我假設(shè)物體從一個非常遠的地方做自由落體運動,，假設(shè)在太空里沒有摩擦力,，那么一定時間之后速度會不會就達到光速了呢？

首先呢,，肯這樣去想問題肯定是值得鼓勵的,，不管你想的是對是錯，還是有多荒謬,。對問題感興趣,，肯動腦子就是好的。

然后,，我們在慢慢接觸相對論的時候,，一定要慢慢學(xué)著轉(zhuǎn)換思維,。在相對論里，很多事情都變得不再跟牛頓力學(xué)里面一樣,，或者說,，當物體的速度慢慢接近光速的時候，這些差異將會迅速被放大到無法再被忽略,。

回到問題

我們先來看看上面的問題,，那個試圖用無限自由落體加速到光速的漏洞是比較大的。因為我們在高中之所以能用V=gt來算自由落體的速度,，是因為我們的實驗都在地球表面,，或者說很低的地方，這樣重力加速度g可以看做是一個不變的量,。其實,，物體做所謂的自由落體運動，本質(zhì)上是在地球的引力下做加速運動,，這個加速度完全是靠地球的引力提供的,，而我們也知道地球引力會隨著距離的增大而減小，你要讓它從很高的地方落下來,，搞不好都已經(jīng)脫離地心引力了,，加速度直接沒了。

那有人說我假設(shè)不在地球里,，而是另外一個非常大的星球,，那么它的引力應(yīng)該可以提供非常大的范圍吧？那高度足夠了總可以吧,？

其實,，個問題的本質(zhì)就跟之前那個同學(xué)說根據(jù)牛頓第二定律F=ma，只要有外力就有加速度,，那么我慢慢加速總能把物體的速度加速到光速一樣,。只不過自由落體運動的時候提供外力的是星球的引力，你不用搞得那么復(fù)雜,，去弄很多條件讓它自由落體,，可以直接假設(shè)一直有一個恒力（引力也好，自己提供燃料動力也好）讓物體加速,，然后準備好西瓜板凳啤酒瓜子,，坐等它的速度慢慢加到光速。

可是,，你真的能等到這一刻么,？

慣性質(zhì)量的問題

不知道大家對上一篇文章里的合速度公式還有沒有印象：

這次我么只稍微關(guān)注它分母的一個特點：它永遠比1大，而且速度越大比的大的越多。

這意味著什么呢,？這意味這這個合速度的值永遠比分子（直接疊加的速度）要小,，這就是說在牛頓力學(xué)里，如果我給物體一個力F讓物體的速度從V1加速到V1+V2,，你以為加速到了這個值,，但是實際上它加速到的速度比V1+V2要小。

也就是說,，改變這個物體的運動狀態(tài)比想象的要難一些,，改變物體運動狀態(tài)的難易程度就叫慣性，衡量慣性的唯一量度就是它的質(zhì)量,，這個質(zhì)量我們又把它稱為慣性質(zhì)量?，F(xiàn)在，改變物體運動狀態(tài)變難了一點,，也就是說它的慣性質(zhì)量變大了,。

也就是說：在相對論里，運動物體的慣性質(zhì)量不是一成不變,，而是會變大,。（真正推理過程并不是如上面那樣，上面那些寫只是方便大家理解,。另外,，物體的質(zhì)量有慣性質(zhì)量和引力質(zhì)量，在牛頓力學(xué)里他們只是巧合成正比,，然后通過單位換算讓他們相等，但是在廣義相對論里,，愛因斯坦認為慣性質(zhì)量和引力質(zhì)量是等效的,，他們的相等不是巧合。）

運動物體的質(zhì)量

在牛頓力學(xué)里,，物體的質(zhì)量是一個固定的值,，是物體最基本的屬性。但是在相對論里面物體的質(zhì)量是會變化的,，他會隨著物體速度的增加而增加,，這樣當物體的速度越來越大的時候，物體的質(zhì)量就也會越來越大,，質(zhì)量越大給物體加速所需要的力就越大,。

相對論里運動物體的質(zhì)量公式是這樣的：

其中 u 表示物體的速度， m0 表示物體的靜止質(zhì)量,， c 代表光速,。

我們看到當物體的速度接近光速的時候，右邊式子的分母會趨向于0，所以整個值會趨向于無窮大,。也就是說當物體的速度逼近光速的時候,，這個物體的質(zhì)量會慢慢增加到無限大，這時候如果你還想給物體加速,，所需要的力或者說能量將會變成無窮大,，這顯然是不可能的。

科學(xué)家們確實也證實了這些,，他們在粒子加速器里可以把一些粒子的速度加速到光速的99.9999%（后面有多少個9我記不清了）,，反正就是無法達到光速。

大家再看看這個公式,，如果物體的速度真的大于光速,，那么根號里面的數(shù)值將為負數(shù)，而整個分母會出現(xiàn)虛數(shù),。虛數(shù)在數(shù)學(xué)里允許存在,，但是在我們現(xiàn)在物理里暫時是沒有什么意義的（或許有一天我們會發(fā)現(xiàn)另外一個虛世界，這個世界里光速是它們的最低速度）,。

所以,，任何有靜止質(zhì)量的物體它的速度都無法達到光速，只有像光這樣靜止質(zhì)量為0的物體才能達到光速,。所以,，一開始的那些問題里，試圖通過牛頓第二定律的F=ma來加速物體到光速的想法再次宣告破產(chǎn),，因為它成立的前提就是質(zhì)量是永遠不變的,。而牛頓哪里又能想得到物體的質(zhì)量居然會隨著速度的增加而增加呢？

連我們最熟悉的質(zhì)量都在變,，真不知道還有啥是不變的,！是啊，這就是相對論,，時間,、長度、質(zhì)量都是相對某個參考系來說的,，不同的參考系里不一樣是很正常的,，唯一不變的居然是光速。

“相對論真是反常識,！”你吐槽到,！

“放心，你絕不是一個人……”

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