太空中幾乎沒有阻力，如果火箭不停加速，能不能達到光速？

2023/04/25

太空中幾乎沒有阻力，如果火箭不停加速，它能不能達到光速呢？對于這個問題，一個常見的思路就是，在沒有阻力的情況下，假如一個物體一直有一個加速度，那麼它的速度就會越來越快，而光速畢竟只是一個有限的速度，所以只要加速的時間足夠長，火箭的速度盡早會達到光速。

然而根據《狹義相對論》，這樣的情況卻不會發生，因為根據該理論可以推導出，一個有品質的物體的速度越快，它的品質就越大，當速度無限接近光速時，其品質也會趨向于無窮大，這就意味著，如果要一個有品質的物體加速到光速，就需要無窮大的能量，所以一個有品質的物體是不可能被加速到光速的，火箭當然也不例外。

那麼，在不考慮《狹義相對論》的情況下，火箭能不能通過不停加速達到光速呢？答案依然是否定的，下面我們來看看這是為什麼。

首先我們需要知道火箭的推力來自哪里，其實這可以通過一個思想實驗來進行說明。

想象一下，假如你穿著溜冰鞋站在光滑的冰面上處于靜止狀態，而你的手上還有一個籃球，現在你將手上的籃球用力向前扔了出去，接下來會發生什麼？如果你真的這麼做了，那麼你就會發現，當你將籃球向前扔出去之后，你就會向后滑行，你扔籃球的時候越用力，你向后滑行的速度也就越快。

為什麼會這樣呢？這其實是因為動量守恒定律，簡單來講，該定律表明在一個沒有外力作用的系統中，系統內所有物體的動量矢量之和是不變的。

在這個思想實驗中，當你扔籃球的之前，你和籃球可視為一個動量矢量之和為零的系統，而在你扔出籃球之后，籃球就具備了一個向前的動量，而由于動量守恒，此時你就會具備一個向后的動量，以保證你和籃球的動量矢量之和為零，在這種情況下，你就會向后滑行，而由于一個物體的動量等于其品質與速度的乘積，所以你扔籃球的時候越用力，籃球的動量就越大，你向后滑行的速度當然也就越快。