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科学|从多高的地方落下，物体的速度才会超过光速？


狭义相对论告诉我们物体是不可能达到光速的 ， 因为会有一个质增效应 ， 接近光速时质量趋近无限大 ， 因此无论怎么加速都不能让它再加快一点速度！但有网友提出了一个尖锐的问题 ， 万有引力定律告诉我们 ， 天体的引力和它们的质量成正比 ， 质增效应导致引力增加 ， 物体靠近速度会更快 ， 如果有一个足够大引力和无限远的自由落体距离 ， 物体会超过光速吗？
【科学|从多高的地方落下，物体的速度才会超过光速？】
科学|从多高的地方落下，物体的速度才会超过光速？
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从理论上看 ， 1个g的加速度 ， 多久会达到光速？
天上掉下的陨石最高速度有多少？这其实是一个非常有趣的问题 ， 它肯定到不了光速 ， 但绝对会吓大家一跳 ， 因为这个最高速度可以达到70千米/秒左右 ， 这个速度怎么来的呢？

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地球环绕太阳的速度大约是30千米/秒 ， 也就是说一个天体如果和地球同轨道但方向相反的话 ， 它和地球的相对速度就是60千米/秒 ， 那么假如是一个大椭圆轨道 ， 和地球相遇只是因为是近日点高速遭遇而已 ， 那么它的速度在地球轨道附近可能会接近第二宇宙速度 ， 也就太阳系逃逸速度！
当这个天体来自太阳系内部时 ， 那么它的轨道表示不会逃逸 ， 因此在地球轨道附近的速度必然小于第二宇宙速度 ， 此时这个速度+最高相对速度速度 ， 极限大约将超过70千米！如果进入大气层时是地球自转前进方向时 ， 那么还要叠加自转线速度 ， 也就是460米/秒左右（赤道位置） ， 但差别就不大了！

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所以从理论上来看 ， 这就是一个物体进入地球大气层时的极限速度 ， 再超过就不可能了 ， 因为地球大气层的摩擦还会让它部分减速！
如果恒定1个g ， 多久会加速到光速？
所谓的一个g ， 也就是大约9.8m/s2 ， 当然这是地球表面的重力加速度 ， 假定有这样情况 ， 可以恒定以1个g的速度落下 ， 按此加速度计算 ， 大约只需要354.3天即可达到光速 ， 也就是一年不到一点 ， 所以前阵子就有人问 ， 是1g的重力加速度到底和光速有啥关系？为什么加速一年和光速相差无几呢？

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其实还真没啥关系 ， 因为重力加速度是会改变的 ， 只要稍稍离开地面或者更远的地方 ， 这个g就变化了！比如在月球表面重力加速度只有1.63m/s2 ， 火星表面则只有3.72m/s2！
如果有一个足够强引力的天体 ， 物体下落会超过光速吗？
好玩的事情来了 ， 如果有一个超级强大的天体 ， 比如黑洞 ， 物体下落速度会超过光速吗？从经典力学角度来看 ， 似乎可以！比如按如下过程来推导：

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落下速度达到光速的天体
以上推导过程并不复杂 ， 几个概念了解就可以了 ， 动能公式和重力势能应该不用做过多解释 ， 史瓦西半径需要了解下 ， 这是天体坍缩到逃逸速度为光速时的半径 ， 此时天体的物质无论怎么个热运动都无法再保持在这个尺寸外 ， 因此它将无可避免的坍缩成黑洞！

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这是1916年史瓦西从头一年12月爱因斯坦在德国某大学演讲时发布的广义相对论引力场公式中推导出来的 ， 史瓦西的计算揭示了宇宙中可能存在的一头巨兽：黑洞！当时确实震惊了科学界 ， 宇宙中居然会有如此变态的天体 ， 但没有人怀疑史瓦西的计算结果！


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