原创 深度科普:理想情况下,苹果从无穷远处落下会达到光速吗?
创始人
2025-08-29 15:05:18
0

在探讨物体从高处下落的速度问题时,常有人认为在没有阻力的情况下,只要时间足够长,物体速度就能无限增加甚至超过光速。但以苹果从无穷远处落向地球为例,这种观点存在诸多误解,实际情况要复杂得多,且受多种物理规律严格制约。

从相对论角度来看,物体的运动速度与质量之间存在密切联系。根据相对论质速关系公式:

(其中m为运动质量,m0为静止质量,v为物体速度,c为光速),当苹果下落速度v不断增大时,其运动质量m会显著增加。这意味着苹果的惯性随之增大,要继续对其加速就需要更大的能量。当速度趋近于光速时,质量会趋近于无穷大,相应地,将苹果加速到光速所需的能量也变为无穷大。

然而,整个宇宙的能量是有限的,显然不可能提供如此巨大的能量来使苹果达到光速,这从根本上限制了苹果的速度上限。

再看引力场的变化情况,地球的引力场强度并非恒定不变,而是随距离发生显著变化。

在地球表面附近,重力加速度约为9.8m/s²),但随着高度增加,引力迅速减弱。例如,在距离地球表面 1 万公里的高度,重力加速度已降至约1.49m/s²。而在无穷远处,引力场强度趋近于零,加速度也几乎为零。这表明苹果从无穷远处开始下落时,初始加速度极小,并非如自由落体公式(v = gt)所暗示的那样进行恒定加速。

该公式仅适用于地表附近引力场近似均匀的狭小区域,不能简单应用于无穷远处到地球的整个下落过程。

从机械能守恒的角度分析,苹果在引力场中的运动遵循能量守恒定律。

当苹果位于无穷远处时,其动能为零,而引力势能理论上趋于无穷大,但实际上,只有在有限距离内讨论才有意义。在苹果从某一有限高度落向地球的过程中,重力势能逐渐转化为动能。根据机械能守恒定律,可推导出苹果落向地球的终极速度。通过计算可知,这个终极速度就是第二宇宙速度,约为11.2千米每秒。

第二宇宙速度的物理意义可以这样理解:当物体以该速度离开地球时,能够克服地球引力飞到无穷远处;反之,当物体从无穷远处落向地球时,重力势能完全转化为动能,最终速度也必然是第二宇宙速度。这一速度与光速(约30万千米每秒)相比,差距极为悬殊,充分说明苹果下落速度存在明确的极限,远不可能达到光速。

综合相对论效应、引力场的变化以及机械能守恒等多方面因素,苹果从无穷远处落向地球的过程中,速度不仅无法达到光速,甚至连光速的零头都远远达不到。这一现象深刻体现了物理学基本规律对自然现象的严格约束,也纠正了人们对自由落体运动速度的常见误解。

相关内容

热门资讯

仰望U7极致操稳背后,源于云辇... 现如今,电动机、智能化浪潮奔涌向前,智能新能源时代,我们有幸见证众多突破性科技的诞生。而要说最具颠覆...
广汽丰田的三板斧,抡到了用户的... 出了问题,我们承担责任。 这是广汽丰田在铂智3X车主大会上说出来的话,中国汽车工业几十年,万万没想到...
广汽华为深度合作智慧旗舰轿车登... 8月29日,在成都国际汽车展览会上,广汽昊铂品牌首款智慧旗舰轿车昊铂A800正式亮相,这也是广汽与华...
成都车展:阿维塔06 Ultr... 在8月29日开幕的第二十八届成都国际汽车展览会上,新豪华电动品牌阿维塔宣布06 Ultra增程版正式...
听听总裁是怎么说的,沃尔沃全新... 受访人:沃尔沃汽车大中华区销售公司总裁 于柯鑫 媒体: 沃尔沃为什么选择超混而不是增程? 于总:沃...
混动MPV技术天花板 2026... 8月29日,第二十八届成都国际汽车展览会盛大开幕。全面焕新升级的“新时代旗舰MPV”2026款岚图梦...
TOYOTA bZ纯电动专属系... (2025年8月29日,成都)丰田旗下纯电动专属系列TOYOTA bZ,再次以家族独立亮相的形式,与...
携AI科技全明星阵容亮相成都车... 8月29日,第二十八届成都国际汽车展览会盛大启幕。小鹏汽车以“AI改变世界”为主题,携全新小鹏P7、...