光速是宇宙最快速度?这个三个速度完爆光速! 来源:媒体公告    发布时间:2024-03-15 00:23:35   阅读:1

  1905年爱因斯坦提出了伟大的狭义相对论,告诉我们宇宙中存在速度极限,光速。任何物体和信息的传播速度都不可能超过光速。

  光速,是一个很特别的速度。对于没有静质量的物体,比如说光子和胶子(传播强相互作用)一出生就以光速飞行,而且必须以光速飞行,没有一点加速过程,瞬间到达光速。而任何具有静质量的物体,无论怎么努力,都不可能达到光速。

  因为相对论有一个著名的质增效应,速度越快,物体的质量就越大。当物体的速度无限接近光速时,质量将会无穷大,想要物体再加速,就需要无穷大的能量才行,整个宇宙的能量都不够,显然这是不可能的。

  什么意思呢?平时我们所讲的任何速度都是相对的,都需要有参照系才有意义。但光速就是这么霸道,在任何参照系下都保持绝对不变。也就是说,光速与观测者以及运动状态没有一点关系。这就是光速不变原理。

  比如说,即便你以0.99倍光速追赶一束光,这束光在你眼里的速度仍旧是光速。光的这种特性完全违背了我们的直觉,但现实确实如此。

  非也,狭义相对论中的光速限制并不是绝对的,狭义相对论有一个重要前提:惯性系。也就是说,在惯性系中,物体的速度不能超过光速,也就是说局域速度不能超光速。言外之意,在非惯性系中,速度是可以超过光速的。

  同时,狭义相对论之所以明确表明了光速限制,主要也还是为了保证宇宙中因果律的完整存在。如果在惯性系中超过了光速,意味着因果律将会彻底崩溃。

  因果律的传递速度为光速,意味着任何信息的传递速度无法超过光速,但也间接表明了任何速度只要不传递信息,当然可以超过光速。

  第一,介质中物质的传播速度能超光速,不过这里的光速并不是真空中的光速,而是介质中的光速。

  这是为什么呢?因为光在不同介质中的传播速度是不一样的,真空中光的速度最大,每秒30万公里。但是在空气或者水中,光的速度就会变小。比如说水中的光速只有线%左右。

  那么,我们就能做到让微观粒子在水中不断加速,速度接近真空中的光速,自然就超过了水中光的速度。而这时候也会出现一个神奇的现象,被称为“切伦科夫辐射”,产生一种特殊的蓝色辉光,幽幽的蓝光。这种现象在核反应堆中会经常看到。

  我们都知道,宇宙自诞生之日起就一直在膨胀,膨胀的速度远超光速。而且天文学家们发现,宇宙膨胀的速度慢慢的变快,这背后都是暗能量在发挥作用。

  那么,宇宙膨胀的速度远超光速,违反了爱因斯坦的相对论了吗?并没有,因为宇宙膨胀仅仅是空间本身的膨胀,这样的一个过程是没有传递任何信息的。

  宇宙膨胀大多数表现在大尺度,比如说星系之间的空间膨胀。这就从另一方面代表着,其实两个遥远的星系,远离彼此的速度是远超光速的,但是星系本身并没有移动,只是星系之间的空间在超光速膨胀。

  这就相当于一个不断膨胀的气球,气球上原本有五颜六色的点,随着气球不断膨胀,那些点之间的距离就会不断变大,但点本身并没有移动。

  关于量子纠缠,之前其实已经科普很多次了。当两个或多个粒子发生相互作用后,单个粒子所拥有的特性已综合成为整体性质,无法单独描述单个粒子的性质,只能描述整体系统的性质,此现状就被称为“量子纠缠”。

  理论上,量子纠缠是瞬间完成的,远超光速,甚至超过光速10000倍。也就是说,纠缠中的两个粒子,不管相距多远,都能瞬间感应到彼此状态的改变,从而做出相应改变。

  量子纠缠很神奇,其实我们也能这样通俗理解,纠缠中的粒子其实仍旧属于一个系统,或者说仍旧是一个“大粒子”,它们当然能瞬间感应到彼此。而且纠缠中的粒子感应到彼此这样的形式,并没有传递任何信息。

  用宏观物体打比方,比如说一副手套,分别装在两个盒子里,把盒子密封起来。打开其中一个盒子,假如发现是左手套,那么我们瞬间就能知道另外一个盒子里是右手套,但这样的一个过程并不会传递任何信息。

  其实这个例子并不严谨,只是更通俗方便我们理解。真实的情况是,纠缠中的两个粒子都处于“既是左手套又是右手套”的叠加状态,它们的状态是不确定的,而一旦我们实施了观测,就会从“既是左手套又是右手套”的叠加态,坍缩为“要么是左手套,要么是右手套”的唯一确定状态。

  而现实中的两只手套的状态,显然是固定的,只能有一种状态,只是我们不知道罢了。

  没有人知道答案,只能说:大自然就是这样的,我们观察的结果就是如此。具体来讲,光速被认为是四维时空的固有属性。换句话来讲,只要在四维时空里,你就别想着超过光速了。如果你的真的有本事超过光速,肯定意味着你会脱离四维时空,至于最终你会到达哪里,我就不得而知了,或许是更高的维度,那又是另外一个问题了!





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