
文章图片

文章图片

文章图片
提到光速 , 我们就能想到它是宇宙的速度极限 , 任何物体都无法超光速飞行 。 但你有没有想过光速为什么是宇宙速度极限?到底是什么限制了光速呢?
先说点题外话 , 虽然科学家知道光速是速度极限 , 但他们仍旧想尽各种办法试图打破光速这个速度极限 。 虽然知道不可能做到 , 到总想试一试 。
比如说科学家通过大型粒子对撞机让微观粒子加速 , 可以让质子的速度非常接近光速 , 达到了299792455米每秒 , 这个速度是光速的0.9999999896倍 。
而比质子更轻的电子速度可以更快 , 达到299792457.9964米每秒 , 仅仅比光速慢了3.6毫米每秒 。
不要以为3.6毫米是个很小的数字:再给电子加大能量不就能超越光速了吗?那是不可能的 , 3.6毫米对于科学家来说就是难以逾越的鸿沟 。 速度达到一定程度 , 当无限接近光速之后 , 再想加速就变得非常困难!
回到正题:为何不能超越光速呢?从以下几方面来分析 。
宇宙中存在着“GZK极限值”(GZK是以三位科学家名字首字母命名的) , 何为“GZK极限值”?
自然界的任何粒子携带的能量最多达到5×10^19eV , 这个就是能量阈值 , 一旦超过这个阈值 , 大自然就开始干预了 。
宇宙中充满了微波背景辐射留下的光子 , 这些光子会与粒子发生作用 , 产生中性π介子 , 而π介子会消耗能量 , 直到粒子携带的能量降低到极限值以下 。
所以 , 任何粒子的速度都无法超越光速 。
宇宙中的微波背景辐射会不会消失呢?不会 。 即使宇宙一直在加速膨胀 , 光子的波长也会被拉长 , 但永远不会消失 。
第二种解释比较常见 , 那就是用相对论的思想诠释“光速限制” 。
爱因斯坦的狭义相对论告诉我们 , 速度越快 , 物体的质量就越大 , 这就是质增效应 。 到一个物体的速度无限接近光速 , 想要再加速 , 就需要无穷多的能量 , 甚至整个宇宙的能量都做不到 。
显然这是不可能的 , 我们无法获取无穷多的能量让物体继续加速 。
第三种 , 可以用时空的概念来解释 。
光速 , 更严谨的定义不应该是“光的速度” , 它是四维时空的固有属性 , 内在秉性 。 其实宇宙中的万事万物时刻都在以“光速”飞行!
如何理解上面加粗的那句话?
注意 , 上面带引号的“光速”与平时我们所说的光速并不一样 。 对于宇宙万物来讲 , 都有两个方向的速度:时间方向和空间方向 。
根据时间膨胀原理 , 速度越快时间就越慢 。 也就是说 , 空间方向的速度与时间方向的速度成反比 。 想要时间流逝的慢 , 速度(空间方向)就必须足够快才行 。
同样的 , 想要时间流逝的速度快 , 速度(空间方向)必须足够慢 。
如何让时间以光速飞行?很好办 , 你只需要静止不动就行了 , 因为静止的你在空间方向的速度为零 , 那么时间就必须以光速飞行(也就是说 , 即便你一动不动 , 其实你也是以光速在四维时空中飞行 , 注意这里是“四维时空” , 而不是“三维空间”) 。
【光速为何是宇宙速度极限?到底是什么限制了光速?】时间和空间可以叠加 , 就像速度叠加那样 , 但叠加的结果必须是光速!这也是为什么刚才会说“宇宙万物(包括你我)时刻都在以光速飞行”!
说了这么多 , 其实大自然并没有关闭“超光速”的大门 , 所谓的“光速限制”只是限制了信息和能量的传递速度 , 只是速度本身没有传递任何能量信息 , 就完全可以自由自在地超越光速 。
比如说虫洞 , 曲速引起 , 量子纠缠 , 时空膨胀 , 速度都超越了光速 , 但它们都没有传递任何信息 , 不受“光速限制”的约束!
推荐阅读
- 霍金预言敲醒警钟!2032年地球将进入冰河时代,人类有必要提高警惕
- ?科学家计划重返月球表面
- 为什么语言能力可以左右我们无意识的思维预设?
- 奥地利用盐矿建立“人类记忆”,未来人类真能了解现在的技术吗?
- 长着巨大耳朵狐狸的成员,竟然是它?
- ?当心科学中的偏见破坏科学的基础
- 为什么征服、杀戮的利器都掌握在西方人手上?
- 下潜到1万多米的海底,科学家发现了不该发现的东西:塑料
- 既是宛如仙境的美景,也是大自然的预警,荧光海是怎么形成的?