最近一位網友提出一個問題,那就是根據狹義相對論,品質這個物理量會隨著參考系的變化而變化,也就是品質並非一成不變,當物體接近光速時,品質會變得無窮大,那麼豈不是這個運動物體就變成了一個黑洞,那麼萬物都被吸入黑洞,不就都毀滅了嗎?今天我就來談談這個問題。
首先狹義相對論為什麼叫“相對”?不知道大家還記得不?其實就是因為狹義相對論認為速度、時間、品質和長度這四個物理量,都是要選參考系才有意義,並且換了一個參考系看同樣的物體,這四個物理量的數值會發生變化,並且變化後的數值也是真實的,也就是大家從不同參考系看到的這四個物理量雖然數值不同,但是大家都是真實的,並非誰的數值是標準,誰又不是標準。這個都是以前專門強調的,相信你應該能理解。
所以這裡我們就要抓住一個關鍵,那就是“運動物體品質變大”這個結論是相對於誰成立的。假設剛開始有一個物體靜止於地面,你也靜止於地面,你測量這個物體的品質是1kg,那麼當這個物體以1000m/s的速度做勻速直線運動時,你再去測量這個物體的品質,會發現比1kg要大一點點。為什麼呢,因為當物體運動時,相當於是物體本身沒有運動,是你在運動,那麼就等於你換了一個運動的參考系,所以你看到的同一個物體的品質會比原來大一些。
有些人可能會說,換了一個參考系看同一個物體品質就變大,你這根本就是一個錯誤論斷,可惜我要告訴你的是,這個是由狹義相對論推匯出來的結論,並且這個品質到底變大多少,都是可以量化計算出來了,而且這個品質變大效應,也是推匯出E=m*c平方公式的關鍵。這個質速公式如下圖所展示。
可以看出來,v這個速度越接近光速,分母就越接近無窮小,那麼整個式子的右邊就是無窮大,所以算出來的m就是無窮大,所以得出結論:當一個運動的物體速度接近光速時,你會發現它的品質會變得無窮大。所以這個網友針對這個問題就提到,如果品質無窮大了,豈不是就變成黑洞了,那麼萬物都毀滅了?
其實之所以會這樣想,還是忘記了狹義相對論造成的效應本身也是相對的,之所以會覺得品質變得無限大,其實只是你覺得而已,別人以自己為參考系可不覺得這個物體品質是無限大。也就是說這個品質變大效應本身也是相對的,會因為參考系的變化而變化。比如最開始小明和小紅靜止於地面,有一個物體是1kg,此時小明假設突然加速到接近光速0.999999c速度,這裡暫時不考慮加速過程小明能否承受這種加速度,也不考慮現有技術是否能達到這種加速效果,那麼一旦小明進入勻速直線運動階段,小明眼中的這個物體品質就是接近無窮大,但是小紅眼中的這個物體依然是1kg不變。所以小明看到這個物體品質無限大了,那麼不會造成這個物體突然往地下面坍縮,因為這個物體品質增大了,地球上一切靜止的物體在小明眼中也會同比例增大,所以小明依然看到這個物體是靜止於地面的。