如果飞船能不停加速，为什么还不能达到光速呢？

如果飞船能不停加速，为什么不能达到光速？~

飞船永远不可能加速到光速，因为不管飞船的速度越快，也不可能追上时间，除非一开始就是光速，否则加速不到光速。

不可能```再怎么快的速度也只是尽可能接近光速```不可能超光速```光速是自然中最快的``

如果飞船能一直加速，为何不能达到光速？这个问题在牛顿的时代其实是可以的，飞船如果能一直加速，就能达到甚至超过光速。不过牛顿的时代已成过去式，现在是爱因斯坦的时代了，在爱因斯坦的时代里，不停加速就是另一个故事了。

理论的前奏

事情要从19世纪说起。光究竟是粒子还是波的争论从牛顿时代就开始了，最初是胡克提出的波动说和牛顿提出的粒子说分庭抗礼，但由于当时牛爵爷至高无上的学术权威，光的波动说被压制下来，人们普遍接受牛顿的观点：光是粒子。然而到了19世纪初，一位叫托马斯·杨的英国医生发现了一种奇特的现象，这位光学天才用一束平行光穿过距离很小的两道互相平行的狭缝后，会产生干涉现象，导致投射到狭缝后面的光产生明暗相间的条纹。这个伟大的实验被后世称为杨氏双缝干涉实验。这个实验直接催生了20世纪两大理论：相对论和量子力学。关于双缝干涉实验如何催生量子力学的故事估计很多科学爱好者都听过了，而我们这次要说的是它如何催生相对论。

光之谜——波与粒

在托马斯·杨发现干涉现象后，科学家就意识到，干涉是波的特性，这意味着光是一种波！也就是说，牛顿的光粒子说破产了……虽然牛顿的学术权威难以撼动，但杨氏双缝干涉实验是如此无可辩驳地证明了光是一种波！因此科学界马上集体反水，光的波动说被确立。

然而问题来了，波是需要介质传播的，比如水波需要水，声波需要空气或其它介质，如果光是波，那它是通过什么介质来传播的呢？在地球上有空气，光可以通过空气来传播，但在星际空间并没有空气啊，远方星星的光波是怎么传递过来的呢？这时科学家们想起了两百年前由笛卡尔引入到科学里的充满宇宙空间的以太，当年支持胡克光波动说的惠更斯就是用以太作为光的传播介质，既然波动说死灰复燃，以太当然也随之复活了。

寻找以太

但以太毕竟是虚构出来的，谁也没见过，它究竟存不存在呢？科学是需要实证的，既然理论上假设它存在，那就得用实验观测把它找出来。后来的事大家都知道了，有一位美国实验物理学家迈克尔逊利用托马斯·杨所发现的光波干涉原理，设计了一种仪器——迈克尔逊干涉仪，他与另一位实验物理学家莫雷一起做了一个被载入史册的实验——迈克尔逊-莫雷实验，他们实验的目的是为了测量地球在绕太阳公转和随太阳系绕银河系中心公转的过程中相对于以太“漂移”的速度。

然而结果出乎意料，无论往哪一个方向测量，光速都一样，完全没有变化，也就是干涉仪上的干涉条纹毫无变化。由于地球在公转过程中在空间中往不同方向以约万分之一的光速（约30公里每秒）运动，如果以太存在，地球一年四季在以太中漂移的速度在互相垂直的两个方向上是不一样的，根据经典物理里的速度叠加原理，两个方向上的光速理应不一样，这样在迈克尔逊干涉仪中，通过两个互相垂直的光路的光波到达屏幕的时间就会不一样，那么干涉条纹理应发生变化，但结果是干涉条纹并没有任何变化。

这一结果让当时的物理学家集体懵圈。传说物理学家开尔文曾把这个实验结果与黑体辐射的紫外灾难一起形容为物理学天空上的两朵乌云。

拨云见日——新理论诞生

最终驱散这一朵乌云的是20世纪最伟大的物理学家爱因斯坦，他在被后世称为爱因斯坦奇迹年的1905年发表了5篇伟大论文，其中有三篇完美解决了迈克尔逊-莫雷实验的疑云，这三篇论文分别是：《论运动物体的电动力学》、《物体的惯性同它所含的能量有关吗？》和《关于光的产生和转化的一个试探性观点》，其中前面两篇就是现在人尽皆知的狭义相对论，而另一篇就是最终使他获得唯一一个诺贝尔物理学奖的光电效应解释。

在解释光电效应的论文中，爱因斯坦根据普朗克公式提出光量子假说，完美解释了光电效应实验中电流与频率有关而与光强无关的现象。光的粒子说重新回归，而光量子的提出让以太变得可有可无了，爱因斯坦挥一挥手把刚复活不久的以太抹杀掉，重新扔回到历史的垃圾堆。他整合了原来彼此独立的时间和空间，建立称为时空的统一体，通过在统一时空下的洛伦兹变换（时间膨胀和空间收缩）成功解释了迈克尔逊-莫雷实验中真空光速各向不变的现象。并在时间空间的洛伦兹变换基础上成功推出上述第二篇狭义相对论论文（《物体的惯性同它所含的能量有关吗？》）中的质量膨胀和史上最简洁物理方程——质能方程。

到这里问题背景就交代完了，这是一个完整的理论推导过程，最终推导出来是一个完整的理论——狭义相对论。只要迈克尔逊-莫雷实验的结论：真空中光速各向不变没错，那么我们可以认为狭义相对论是成立的。然后根据狭义相对论我们就可以来回答这个问题：

问题的答案

“飞船如果能一直加速，是否能达到甚至超过光速？”

答案是：不能。

我们即使不考虑燃料是否充足，也就是说即使飞船具有无穷多的燃料，并一直持续加速，它也不可能达到光速！因为随着飞船趋近光速，由于时间膨胀效应，它的时间会越来越慢，相应地它的加速度也会越来越慢，它越接近光速，加速就越慢，结果是它永远都不可能加速到光速，因为它没有足够的时间加速到光速……

因此，由于相对论效应，你要么一开始就达到光速，要么永远都加速不到光速。

科普书里的常见错误——相对论效应你用对了吗？

最后我想更正一下大家在科普书里经常看到的一种说法，科普书里提到飞船永远不能加速到光速用的往往是质量膨胀效应，但实际上这是错的。质量膨胀可以解释为什么不能瞬间加速到光速，但不能解释为什么持续加速不能加速到光速。他们给出理由是随着飞船接近光速，由于质量膨胀效应，质量会越来越大，加速说需要的能量就越大，但你别忘了燃料可是在飞船上的，飞船质量越来越大燃料的质量也会相应同比增大，燃料所能产生的能量也就同比增大，因此燃料所能提供的加速度是不变的。所以实际上对于飞船而言，它不能达到光速的原因并不是由于质量膨胀效应，而是由于时间膨胀效应导致加速越来越慢……简单说就是没时间加速到光速……

但质量膨胀也不是无用武之地，在解释加速器里的粒子为何无法加速到光速这个问题时，就需要用到质量膨胀效应了。随着加速器里的粒子趋近光速，由于质量膨胀效应它的质量会越来越大，加速器的加速效率会越来越低，即使你有无限的能量也无法把它加速到光速，因为加速器的能量相对于地面是静止的，并不像飞船上的能源一样会随着粒子质量增加而增加。

相反地，在解释加速器里的粒子为什么不能加速到光速的问题上我们就不能使用时间膨胀效应了，因为虽然粒子本身会发生时间膨胀，但作为提供能量用于加速的系统——加速器本身并没有发生时间膨胀，它可以不间断地无限加速。

对相对论效应比较熟悉的人此时可能会发现问题了，前面关于无限加速飞船无法达到光速是由于时间膨胀这个解释里，所用的时间是地球的时间，也就是相对于地球人看来，飞船上的时间会变得越来越慢，加速度也就越来越小。但根据狭义相对论，飞船里面的人的时间并没有膨胀啊，他们的感受到的时间是正常的，那么在他们眼里，无限加速的飞船会不会超光速呢？同样不会。

要解释飞船是的观察者看来为什么无限加速的飞船也达不到光速，我们就需要用到除时间膨胀和质量膨胀以外的第三个相对论效应了——空间收缩效应（即尺度收缩，简称尺缩效应）。根据相对论，随着飞船不断加速，飞船里的人会看到外界宇宙在飞船行进方向上发生收缩，在地球观察者看来，飞船匀加速至越来越接近光速，而在飞船上的人看来，原来遥远的空间在尺缩效应下变得近在咫尺，由于他们自己测量的时间间隔是正常的，因此在他们看来，他们用了1秒的时间经过了不到299792.458公里的距离，并没有超过光速。而他们眼中的这不到299792.458公里的距离在地球人看来可能就是若干光年那么遥远了……

我很吃惊很多科普书都在这个问题上使用了错误的解释，到目前为止我还没看过任何科普书和科普文章指出飞船不能加速到光速是由于时间膨胀效应。（注：质量膨胀效应可以解释飞船为什么不能瞬间加速到光速）

因为在飞船还没达到光速的时候，飞船就无法承受强大的能量而分解了，所以不能达到光速。

宇宙飞船不断加速，也是达不到光速的，这也是因为现在的科学技术，根本达不到超过光速的速度，并且理论上光速是最快的速度。

陈氏宇宙模型：问题提的非常好。这是相对论限制物体运动速度无法超光速的逻辑漏洞。其实，理论上，只要借助合适的能量体和利用一定的能量，超光速是完全能够实现的。

因为目前人类的科学技术不够，无法造出达到光速的飞船。

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永德县17618101993： 宇宙飞船太空飞行为什么不能一直加速? - ？
甄湛安奇： 根据牛顿第二定律是可以的,但根据相对论不行,因为会遇到光速壁垒.根据狭义相对论,物体的运动速度越快,质量就会越大,而根据牛顿第二定律,质量越大的物体,加速的时候需要的能量就越多.当物体运动的速度接近光速的时候,质量就会趋近于无限大,加速需要的能量也就无限多,所以,物体是不能超光速运动的.在实际应用中,也是不能一直加速的,主要是受燃料数量的限制,现在的运载火箭,基本上都在发射后的头十几分钟内就把燃料用光了,飞船要是想继续加速,现在一般是依靠大行星的引力助推,目前还设想了利用太阳风帆和太阳光帆的方法,不过还没有大规模应用.

永德县17618101993： 宇宙飞船太空飞行为什么不能一直加速?宇宙中飞船飞行,假如已超过脱离速度,还能利用火箭一直加速吗,根据牛顿第二定律应该能啊,如果不能,为什么? - ？
甄湛安奇：[答案] 根据牛顿第二定律是可以的,但根据相对论不行,因为会遇到光速壁垒.根据狭义相对论,物体的运动速度越快,质量就会越大,而根据牛顿第二定律,质量越大的物体,加速的时候需要的能量就越多.当物体运动的速度接近光速的时候,...

永德县17618101993： V光是一个常量,但是如果在宇宙中,使飞船不断加速能否实现超越光速? - ？
甄湛安奇： 根据爱因斯坦的相对论,光速是不可超越的.我以前也想过,如果在宇宙中,使飞船不断加速能否实现超越光速?答案是:不能 为什么不能?V=Vo+at a =F/m 按理说,在飞船质量不变的情况下,只要给定飞船一个恒定的力,飞船是可以无限加...

永德县17618101993： 为什么人造飞船不能达到光速. - ？
甄湛安奇： 人造飞船不能达到光速的原因:自然界只有电磁波能以光速传播、光子有运动质量没有静止质量.人造飞船具有静止质量.加速人造飞船需要有动力,而速度越大,质量越大(相对论效应),而质量越大越难于产生加速度,当速度趋近于光速时质量趋近于无穷大,所以要产生加速度也要有趋近于无穷大的力,因为静止质量的存在、所以达不到光速

永德县17618101993： 宇宙飞船如何真空中快速运行,为什么至今还无法超越其速度? - ？
甄湛安奇： 三楼说的很对,现在的已知科学基础下,运行时遵守能量守恒定律的.如何更快速的运行呢?1有足够的能量,提供足够的加速度.但是不知道人体是否能承受.2 虫洞,假如发现了虫洞,就可以利用虫洞直接传送到目的地.

永德县17618101993： 有一个太空飞船在太空飞行,假如他后面的发动机一直开着,它为太空船提供一直不变的动能,那么飞船会一直加速度吗?还是保持一定的速度? - ？
甄湛安奇：[答案] 如果一直加速,它会离地球越来越远,做离心运动(高中物理知识,你会学到的),就像你坐车时车转弯你要被甩向弯的外侧一样,速度越大被甩的越厉害!

永德县17618101993： 在太空中是0摩擦吗?如果是,那假设一架太空飞船,在太空中一直加速,它有可能达到或接近光速吗? - ？
甄湛安奇：[答案] 可以算是,但无法达到光速,E=mc^2,速度增大,质量也会增大(狭义相对论),使其运动所需要的能量也就越大,物体达到光速后,质量会无穷大,所需能量也会无穷大,所以不能达到光速

永德县17618101993： 对宇宙飞船和宇宙懂得朋友来回答! - ？
甄湛安奇： 速度越大,质量越大,所以加速越来越困难,当接近光速的时候,质量为无穷大,不可以被加速. 所以,你所说的永远加速是不可能的 另一方面,随着速度的增加,时间会越来越慢,无限...

永德县17618101993： 物理高手进!假设给太空中的飞船持续提供动力,它不就能一直加速,直... - ？
甄湛安奇： 不可以的,根据相对论效应,当飞行器的速度接近光速时,飞行器的质量会变的接近无限大,加速度会越来越小.仅仅是理论上可以无限接近光速而已,实际中做不出来这样的实验.另外,有一种加速器叫回旋加速器.你可以了解一下这种加速器的工作原理,但这种加速器加到一定速度后,就会失效,因为粒子质量变了.

永德县17618101993： 为什么发射飞船不能慢慢加速而是短时间内达到很大的速度? - ？
甄湛安奇： 如果向上的推力不够的话可能出现方向的错误或着说是向左右前后倾倒,而且脱离地球的引力也需要以最快的速度来打破平衡.