超光速物体的基本特性-机电毕业论文网(5)

　　　第二，上面所发生的事情,我们也可以在另一个运动的坐标系S’中观测：我们看到，跟随 S’ 系一起运动的小球A是静止的。此时，我们看到小球 B不是静止的，它的速度是（-u），小球B的质量也不再是m0 ，而是m，它的动量是（- um），两个小球发生碰撞之前的总动量是（-um+0）。发生完全非弹性碰撞之后，两个小球粘在一起，它们的质量均发生变化，但两个小球的质量之和不变，等于（m0+m），设u’为碰撞之后两个小球粘在一起的共同速度，则两个小球的总动量是（m0+m）u’。根据动量守恒定律得：

-um =（m0+m）u’……………(11)

　　由(10)、 (11)两式得u’=- v,（即在两个不同坐标系观测到：小球碰撞之后粘在一起的共同速度，大小相等，方向相反。）

将u’=- v ,代入“速度变换”变换（8）式:

整理得：: c²(u/V) ²-2 c²(u/V) +(2c²-u²) =0,

解方程得：(u/V)=1+[（u²-c²）^1/2]/c……………(12)

对比（10）、（12）两式，得到超光速物体的运动质量：

m=m0/（u²/c²-1）^1/2…………(13)

　　(13)式与狭义相对论质量公式m=m0/【（1- u²/c²）】^1/2有些相似，但含义不同。在超光速领域，物体的运动质量(m)随着自己运动速度（u）的增大而减小。当物体运动的速度（u）无穷大时，物体的运动质量(m)等于0。表明物体的运动速度越大，越容易加速。

　　如果物体的静止质量（m0）不等于0，当物体运动的速度（u）慢到非常接近光速时(u≈c)，物体的运动质量( m)趋于无穷大。

　　6、超光速物体的能量和动量

物体做功的本领，用能量的大小表示。

物体所受的合力为：F=d(mu)/dt，

物体能量（E）的微分为： dE=Fdx=F.udt=ud(mu)       

 将（13）：m=cm0/（u²-c²）^1/2代入上式得：

dE =cm0ud[u/（u²-c²）^1/2]

=cm0u{-c²/（u²-c²）^3/2}du

=(-m0c³/2)（u²-c²）^-3/2d(u²)

将物体的速度从无穷大(∞)，到u (u>c)求积分，得到超光速物体的能量为：

E=mc² =m0 c²/（u²/c²-1）^1/2…………(14)

如果物体的静止质量不等于零，m0≠0，则需要供给它无穷大的能量，它的速度才可能减小到光速c。

当物体的速度无穷大(u=∞)时，它的能量E=0

在光速领域，当物体的速度u=0时，它的能量E= m0 c²

由(14)得：E²=m0² c⁴/（u²/c²-1）

而动量P=mu, P² c²=（mu c）²=m0²u²c²/（u²/c²-1）

由此得：P² c² -E²= m0² c⁴

超光速物体的能量和动量的关系式为：

E=（P² c²- m0² c⁴）^1/2

当物体的速度无穷大(u=∞)时，它的动量P= m0 c

在光速领域，当物体的速度u=0时，它的动量E=0

由此可见，速度u=0和速度无穷大（∞）的物体，具有某种对称关系。

“时间”和“空间”不能先验地给定，而应当由“物质”及其“运动”所决定。

在宇宙中，并没有速度上限，因而宇宙空间无限大。

　　在时间上，从大爆炸开始膨胀，许多亿亿年以后便始收缩，然后再膨胀，再收缩……循环往复，以至无穷。大爆炸前宇宙有能量、有运动，并遵循能量守恒定律，因而，大爆炸前也有时间，只不过这些时间永远无法被人们了解罢了。时间，是人们从事物运动发展的过程中抽象出来的概念，总的来说，广义的时间没有开始，也没有结束。

将1/[(u/c)²-1]^1/2展开，(14)式可以写成：

E=m0c²/[(u/c)²-1]^1/2

=(m0c³/u) +(m0c⁵/2u³)+(3 m0c⁷/8u⁵)+…      ……(15)

与以下狭义相对论质能公式对比：

E=m0c²/[1 - (u/c)²]^1/2

=(m0c²)+(m0u²/2)+(3m0u⁴/8c²)+…

　　我们发现，(15)式已经没有与E0=m0c²对应的静止质量，只有与运动速度相关的动能。

　　因此，在超光速领域(u>c)，物体不具有核能E0=m0c²，其能量使用方式正好与光速领域情况相反。物体的能量减少（对外做功，释放能量）引起其速度的增加，当物体的能量减少到0时（能量全部释放），物体的速度趋于无穷大(∞)。这说明，无穷大的速度是可以达到的，宇宙不存在极限速度，为了得到无穷大的速度，不仅不需要无穷大的能量，反而需要物体向外界释放全部的能量。

　　当物体的能量增加（外界对物体做功，供给能量）引起其速度的减少，必须供给物体的能量无穷大(∞)，其物体的速度才能达到光速c。光速c是超光速领域的最低极限。