一个无限向下掉落的物体,最终会被加速到超越光速吗?
2025-02-13 14:05:52 阅客
2011年,欧洲核子研究中心(CERN)的一组科学家在实验中发现,一束中微子在飞行732公里后,到达探测器的时间比光在真空中的传播时间快了60纳秒。这意味着,这些中微子似乎超越了光速。
这一实验数据公布后,迅速在科学界引发轰动。原因在于,相对论认为任何具有静止质量的物体都无法被加速至光速,而中微子是有静止质量的。如果这一结果被证实,将动摇相对论的根基,甚至可能重塑现代物理学。
然而,后续研究表明,此次“中微子超光速”事件实则是由于设备故障导致的误差。但这一事件暴露了相对论的一个潜在问题——如果未来发现某种静止质量物体能够超越光速,或在理论上自洽地解释超光速运动,相对论将受到严峻挑战。
正因如此,科学家们提出了各种思想实验,希望从理论上探究相对论的极限。例如,有人设想:如果一个物体不断向下自由落体,它最终是否会超越光速?
这一假设的逻辑大致如下:以地球为例,处于地球引力场中的物体做自由落体运动时,其速度会在重力加速度的作用下持续增加。如果这一过程无限延续,物体的速度是否最终会突破光速?
从理论上看,如果重力加速度始终保持不变,那么物体确实可能被无限加速至超光速。但实际上,地球的重力加速度并非恒定数值。
重力加速度可由公式“g = GM/r2”计算,其中G为引力常数,M为地球质量,r为物体与地球质心的距离。该公式表明,重力加速度与距离平方成反比,即物体距离地球质心越远,所受重力加速度越小。