牛頓由于坐在蘋果樹下思索問題,被蘋果砸到脖子而發覺了萬有引力定理。所以我們曉得,在月球萬有引力的作用下,物體無論在哪種情況下就會遭到重力作用。而當一個物體只遭到重力作用時,我們把這些運動稱為自由落體運動。
依據牛頓第二定理,物體的加速度等于它遭到的力相乘除于它的質量。由于自由落體的物體忽視空氣阻力的影響,它只遭到一個重力作用。而物體的重力等于月球的萬有引力常數G稱上自身的質量。這樣一來,兩個公式中的質量被約去了。也就是說自由落體速度公式,任何物體的自由落體速率的數值都等于G。按照化學學家的檢測,在月球上G約等于9.8。說到這兒,相信早已有男子伴想到了一個知名的實驗。沒錯,就是偉大的美國化學學家伽利略在漢堡斜塔上做的兩個鐵塊實驗。
在好久曾經,牛頓還沒有出生,月球上還沒有人將宏觀世界的精典熱學總結下來。當時知名的化學學家阿基米德覺得,一個物體自由落體運動的速率與它的質量呈反比。雖然這個理論放到明天來說,假如我們不去做伽利略的實驗,也很容易會覺得這是對的。由于在我們的印象中,像羽毛,廁紙,手絹等質量較輕的物質從空中落下總是很慢。而鐵塊就不用說了,速率快到能把地面砸出一個坑。那假如我們把物體自由落體運動的距離降低無限遠,讓它的速率仍然無限地降低,這么它有可能會降低到光速嗎?
我們首先告訴你們答案:不可能!由于知名的愛因斯坦早在他的專著《狹義相對論》中就提出了觀點:任何具有質量的物質運動速率都不可能趕超光速。依照質能公式,一個物體所具有的全部能量等于它的質量除以光速的平方。所以任何質量不為零的物質在達到光速之后,公式兩側因為質量不為0,永遠不會平衡自由落體速度公式,所有得出了這樣的推論。這是愛因斯坦在上世紀提出的觀點,直至現今,還沒有科學家能找出指責的理由。這證明在將來很長的一段時間內,都沒有辦法讓一個物體趕超光速。
假如我們不直接用愛因斯坦的理論,借助牛頓的精典熱學也能得到同樣的觀點。由于我們剛剛早已提及了月球的萬有引力常數近似值是9.8,而光速的數值為3億左右。所以說,一個月球上的物體在不考慮空氣阻力的情況下,須要3千萬秒的時間才會達到光速,也就是大約14年的時間。既然月球的引力這么小,我們就去找一顆更大的星球。按照查閱資料,宇宙中存在一種名叫中子星的星球,月球的重力在它面前以后七千億分之一。這么這樣的一顆星球才能達到我們的目的嗎?
答案同樣沒有改變,雖然中子星的重力降低到了月球的七千億倍,物體還是沒有辦法達到光速。按照估算,理論上假如一個物體距離中子星的表面雖然只有一米,而且中子星強悍的重力使它抵達地面的時侯早已有一百萬千米的車速,抵達光速不是很簡單的事情嗎?并且我們不能忘了,當物體距離地面越來越遠,它所遭到的重力加速度會大打折扣。如同身處月球軌道的宇航員,當她們走出宇宙飛船的時侯早已不受重力的影響了。