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如何达到或接近光速波粒二象性是突破口物质如何变成波

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目前已知能够达到光速或者接近光速的粒子有光子、中微子、电子等微观粒子,而对于质子、中子等较大的物体,也可以通过加速来接近光速。这告诉们,有质量的物质是可以被加速到接近光速的。

即使人们只是想将飞船加速到光速的10%,这也是一项艰巨的任务。根据相对论中的质量和速度公式,当物体速度越快时,质量就会增加,当物体速度接近光速时,质量就会变得无限大。这就意味着,需要投入越来越多的能量才能继续加速物体,而这是不可行的。

微观粒子为什么可以被加速到接近光速呢?

其实,这与它们的运动方式有关。我们通常意义上的物体运动可以算作矢量运动,微观粒子符合波粒二象性,它们能以波和粒子两种状态运动。当把它们的速度提高到接近光速时,它们就会以波的特性运动。那些可见光、电磁波、红外线、紫外线、伽马射线等,都以波的形式在运动。微观粒子的波动特性使得它们可以被加速到接近光速。

电子是一个例外,它们从未停止运动,无论在原子内还是脱离原子的自由电子,都以接近光速的状态运动。电子也是有质量的,理论上来说,电子在接近光速的状态下运动,它的质量应该也是无限大的。但实际上,电子的动质量并不大,相当于质子的几百分之一。这说明,微观粒子的运动方式和相对论中的运动方式是有所不同的。

微观粒子能够加速到接近光速有两个原因。一方面是它们本身的质量很小,在加速过程中,质量增加对其影响较小;另一方面是,当微观粒子被加速后,它们运动的形式就从矢量运动变成了波。这样,微观粒子受到质量的影响就会降低很多,甚至降低到可以忽略不计的程度。

如果想让一艘飞船以波的形式加速,这是一个难题。我们需要弄明白光为什么会变成波,才能想出如何人为创造波。科学家们需要不断探索,以便更好地理解物体加速到光速这一现象,推动人类科学的进步。

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