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，那么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(jù)《狹義相對論》，這樣的情況卻不會發(fā)生，因為根據(jù)該理論可以推導出，一個有質(zhì)量的物體的速度越快，它的質(zhì)量就越大，當速度無限接近光速時，其質(zhì)量也會趨向于無窮大，這就意味著，如果要一個有質(zhì)量的物體加速到光速，就需要無窮大的能量，所以一個有質(zhì)量的物體是不可能被加速到光速的，火箭當然也不例外。
那么，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么。
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(tài)，而你的手上還有一個籃球，現(xiàn)在你將手上的籃球用力向前扔了出去，接下來會發(fā)生什么？如果你真的這么做了，那么你就會發(fā)現(xiàn)，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。
為什么會這樣呢？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(tǒng)中，系統(tǒng)內(nèi)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(tǒng)，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質(zhì)量與速度的乘積，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。
實際上，火箭的推力也是來自動量守恒，我們可以將其簡單地理解為，火箭不停地加速，其實就是不停地向后扔東西，并因為動量守恒而獲得反向的推力，只不過火箭扔東西的方式是利用燃料劇烈燃燒時產(chǎn)生的能量向后噴出氣體。
也就是說，如果忽略相對論效應，那么只要火箭噴出足夠多的物質(zhì)來提供加速所需要的推力，就可以達到光速，那具體要多少物質(zhì)才算得上是“足夠多”呢？其實這是可以計算的。
在火箭的加速過程中，由于它會不停地向后噴出物質(zhì)，因此火箭的本身的質(zhì)量也會越來越小，與此同時，火箭的速度也會越來越快，這樣的情況將一直持續(xù)到火箭的燃料耗盡，而在沒有阻力的情況下，火箭就將一直以當前的速度飛行，我們可以將這個速度稱為火箭的“最終速度”，并將達到“最終速度”時的火箭質(zhì)量稱為“最終質(zhì)量”。
實際上，這個動態(tài)的過程可以通過“齊奧爾科夫斯基公式”進行描述，該公式的表達式如圖所示，其中“Δv”、“ve”、“m0”和“mf”分別代表火箭的速度增量、火箭的噴氣速度、火箭的初始質(zhì)量以及火箭的“最終質(zhì)量”，“l(fā)n”則是取自然對數(shù)（即以常數(shù)e為底數(shù)的對數(shù)）。
可以看到，火箭的速度增量與它的噴氣速度成正比，就目前的情況來看，人類的火箭最大噴氣速度可達4500米/秒，我們不妨就取這個值。
為方便計算，我們可以將火箭的初始速度設為零，那火箭的速度增量就等于光速（299792458米/秒），再將火箭的“最終質(zhì)量”設為1千克，將這些值代入“齊奧爾科夫斯基公式”就可以計算出，火箭的初始質(zhì)量約為10^23245千克。
這是什么概念呢？這樣說吧，根據(jù)科學家的估算，可觀測宇宙的質(zhì)量約為10^53千克，也就是說，與10^23245千克相比，即使是整個可觀測宇宙的質(zhì)量，都顯得不值一提。
綜上所述可知，就算我們不考慮《狹義相對論》、不考慮其他的干擾作用，比如說天體引力，太空中的微小阻力等等，并且還將整個可觀測宇宙的物質(zhì)都用來為火箭提供推力，也無法讓太空中的火箭通過不停地加速來達到光速。
好了，今天我們就先講到這里，歡迎大家關注我們，我們下次再見。
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