人類為什麼不發射一艘宇宙飛船,使它在宇宙中的速度無限接近光速,以此來證明相對論呢?
感謝邀請。
首先,技術不夠。因為一直加速的話,按照現在的人類科技,只能反方向噴射物質來獲得動力。比如火箭,如果要飛得更遠,就需要更多的燃料,燃料多了,就需要更大更持久的推力,更大更持久的推力就需要更多的燃料……陷入了循環之中。所以現階段把飛船加速到接近光速不是特別現實。
印象里人類建造的最大火箭可能就是土星五號了。再大就更困難了,但也最多把人送上月球而已,距離接近光速差的不是一點半點。
筆者認為目前較為現實的技術可能是「太陽帆」。利用太陽光的光壓進行宇宙航行。由於這種推力很小,所以航天器不能從地面起飛,但在沒有空氣阻力存在的太空,這種小小的推力仍然能為有足夠帆面面積的太陽帆提供 10e-5~ 10e-3g左右的加速度。現在人類還不能直接在太空組裝飛船,所以暫時也不現實。
(我不知道什麼是微風號,我也不知道PIBC損失慘重,畢竟我是一個嚴謹的科普作者)
還有原因就是,就是現在已經有很多物理實驗可以直接證實相對論。題目所說的應該是接近光速時物體的時間膨脹效應。
原子鐘實驗。原子鐘是一種計時裝置,利用原子吸收或釋放能量時發出的電磁波來計時的。由於這種電磁波非常穩定,精度可以達到每2000萬年才誤差1秒。60年代原子鐘問世後,美國曾做過實驗,把兩台一樣校對好的原子鐘。一台留在地面,一台放到飛機上繞地球飛行。然後再拿回來與地面上的鐘比較。實驗發現:飛機上的鐘慢了10的負7秒。
地面上的μ子流驗證。 地面上的μ子主要來源於大氣上層。在大氣上層,高能宇宙線與原子核發生碰撞會產生μ子,在μ子靜止的參考系中,μ子產生與衰變於空間同一點,在這個參考系中測量得到μ子的(固有)壽命約為T=2.2微秒(10的負6次方秒)。
實際上μ子的速度相當大,十分接近光速。即使按光速計算,如果不考慮相對論,μ子在衰變前通過的路程.......s=cT=660m。地球大氣層大約厚度為100km,按次推算,μ子在到達地球之前早就衰變了,地面上不可能觀察到μ子流。但實際上,地面宇宙射線μ子流相當強,高達每秒每平方米500個。
為什麼有那麼多μ子能夠穿過大氣層到達地面?這是由於相對論的時間膨脹效應。地面參照系測得的μ子平均運動壽命為0.33X10的負3秒。大約是固有壽命的1000倍。此時μ子速度為v=0.999978c。
所以,暫時沒有必要發射接近光速的飛船來驗證相對論了,相對論可以完美解釋這些現象。相對論也不僅僅是指時間膨脹,它包含了很多內容。
(上圖是我P的請無視)
相對論是關於時空和引力的基本理論,狹義相對論討論的是勻速直線運動的參照系(慣性參照系)之間的物理定律。廣義相對論則推廣到具有加速度的參照系中(非慣性系),並在等效原理的假設下,廣泛應用於引力場中。狹義相對性原理是相對論的兩個基本假定,在目前實驗的觀測下,物體的運動與相對論是吻合很好的,所以目前普遍認為相對論是正確的理論。
當然了,等哪天人類對宇宙有了更深的理解,那麼肯定要建造接近光速甚至更超乎現在人類想像的飛船。
回答不足之處還請大家指出。
如果說光速是一個在同一介質里是絕對值,不變的,而且自打它一產生就那麼快,是不是可以理解為其實光或者說電磁波本身就是物質的另一種形態,我們所處的物質態是無法邁過這個門檻的。所有對光或者電磁波的感受只是我們意識對它的解釋而已。本身就不存在光運動這個概念,而只是我們大腦對其和我們所處物質層面接觸產生的一種感覺呢?抑或宇宙本混沌,所有的現象只是我們主觀意志對外界環境的描述解釋呢?就好比鑽石,本身就是一種碳原子晶體結構,我們卻搞得高大上,呵呵??。
相對論也不過是為了解決宏觀宇宙與微觀世界統一的一種理論,人類意識最大的局限就在於認為世界宇宙萬物之間必然存在某種聯繫,或是一對一的因果關係;或是一對多或多對多的集合關係;但真的所有這一切之間都有必然關係嗎?人類千辛萬苦攀爬認知宇宙萬物的大山,似乎與一個出生不久的嬰兒用自己的眼睛手腳來探索世界一樣,真的還在起步階段。因為很多用於觀察觀測的基準標準是人為設定的,但尺有所短 寸有所長,不同的觀測平台和尺度所觀測的東西終究是不一樣的。
還有一點就是人類所有的科技以及宗教都是基於對死亡的恐懼而產生的,但死亡的定義是什麼?是沒有我們可觀察到的意識還是個體停止對外界的物質自發交換?連定義都未必準確,那麼一把刀殺人和原子彈殺人的結果又有什麼不同?意識是獨立於肉體還是肉體活動產生的宏觀表現被稱之為意識?
以人類目前的技術,還是要靠燃燒化學燃料獲得推力的,無論是何種燃料,都需要儲存空間,都需要佔用推重比,燃料不可能無限的多,因此目前的火箭技術產生推力的時間其實是有限的,以秒為單位計數!
而實際上獲得所謂的光速的飛船要在太空中不斷加速,才能夠接近光速,而且,當飛船速度足夠快以後,飛船的安全就成為問題,隕石、太空垃圾甚至大一些的塵埃都有可能像子彈一樣射穿船體。
目前有一種驗證技術就是所謂的電磁推進技術理論上可以提供源源不斷的推力,但是由於電磁里力太小,目前還只能是驗證。。而所謂的曲速引擎技術,還只是理論而已。。
第一,是因為做不到。目前的火箭發動機都是工質發動機,如果要委接近光速,那得帶無限多的東西向後噴。前面其它人都說了很多,很詳細。
第二,是因為不需要。相對論的時空效應不一定是在接近光速的時候才顯示的。在低速時同樣會有相對論效應。目前的GPS系統(就是導航那個)就是相對論應用很好的例子。相對論說引力越大時間流動越快,速度越快時間流動越快。導航的衛星在幾百公里的高空,引力比地面小,所以時間流動相對較慢。同時衛星在高速(雖然相對於光速很慢)運動中,時間又相對較快。綜合起來衛星上的時鐘每天會快38微秒(百萬分之38秒,大概是這個數吧)。如果不用相對論校正時鐘的話,每天就有11公里多的誤差。這個大概就能很好地對相對論中時間效應進行難了吧?
不用讓空間飛行器加速到光速已經證明了愛因斯坦的智慧,譬如衛星上的原子鐘!那麼接下來我們討論下空間飛行器是否以光速飛行驗證相對論的可行性。首先,以目前技術在短時間內讓空間飛行器加速到接近光速做不到。短時間指的是十年或者二十年利用太陽帆持續加速。其次,假設飛船能以光速飛行,那麼信息如何傳出,用常規的無線電技術是不可能的了,以目前的量子通信技術也是做不到的!
根據愛因斯坦質能方程,E=MC2,能量和質量成正比,速度越快,能量就越大,當接近光速時,那個時候質量就是無窮大了,消耗的燃料就是天文數字,加速越來越困難,目前人類科技還做不到,不過量子技術目前已經有所突破,看看以後能不能做到,不過還早著呢!
無限接近光速?是什麼意思?大概就是如0、99C的意思嗎?一個物體(宇宙飛船)是無法達到的速度,物體一旦達到這速度就不是個物體了,必須解體蹦潰,這跟相對論關係也不大,假如這就可以證明相對論光速不可越,那現在的所有物體速度也已經證明了,如果有人想反對,那你去弄個超光速的物體呀?不可能吧。至不「宇宙膨脹超光速」那是胡扯,還不如說「上帝超光速」,反正無人能知。其實超光速是可以的,只是超了光速就不可能是物體(我們理解的實物了)。這個問題你就考慮一下物態與速度的本質關係就可以理解,超光速的粒子不在我們的世界裡就象「原子」不在百年前人們的世界裡一樣。
聽過相對速度和絕對速度,你地球上打開手電筒,光線是筆直的,但是地球可是繞著太陽在轉動,飛船在脫離地球之前不能趕上地球的光速,那麼脫離地球之後,地球又會回到起點,去追逐相對於太陽的光速,筆者認為相對速度是一直存在的,所以不排除無限大的絕對光速,人類的科技要論證相對論,我覺得幾乎不可能
科學家想證明,但技術達不到,飛船無限接近光速,先不說飛船會用什麼作為動力,又會用什麼發動機推力可以無限達到光速,燃料會用多少……即便是能達到光速,飛船畢竟不是光粒子,在宇宙中碰到一顆小石頭就會粉身碎骨,無限接近光速用什麼記錄呢?現有的高速攝像機嗎?能錄下來什麼?你會發現什麼也看不清。為什麼叫相對論而不叫相對定律?只能在理論的基礎上證明,真正試驗是很難的。
目前人類無法做到,即使人類在短時間內能掌握受控核聚變,把它裝在飛船上也不行,因為核聚變質能轉換的效率是4%,通過計算大約能將飛船速度最快達到10%的光速。如果人類能完全掌握正反物質,也許說不定可以,但現在還沒有任何希望。不過,人類已經完全證明了相對論的合理性,不需要再發射這樣一首飛船去證明了
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