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在地球上 , 当物体的速度突破音障时 , 将会发出巨大声响的音爆 , 并有可能在物体周围形成音爆云 。 那么 , 是否存在类似于音障的光障呢?当物体突破光速时 , 又会产生什么现象呢?
根据狭义相对论 , 真空光速c是最快的局域速度 , 物体或者有效信息的传播速度不可能突破光速 , 而且有静质量的物体还不可能达到光速 。 真空光速可以说是“光障” , 没有物体可以突破 , 也没有人知道突破“光障”会产生什么现象 。
不过 , 在某些情况下 , “超光速”是存在的 , 并且也会产生标志性的现象 , 这就是切伦科夫辐射 。
光在介质中的传播速度会放慢 , 例如 , 光在水中的速度为真空光速的75% 。 如果带电粒子(如电子、质子)在水中的传播速度超过0.75c , 这就会出现突破“光障”的现象 , 产生光子震波 , 发出蓝色的切伦科夫辐射 , 这是一种短波电磁辐射 。 切伦科夫辐射通常出现在核反应堆中 , 这种现象可以用来研究高速运动的带电粒子 。
需要注意的是 , 在切伦科夫辐射效应中 , 带电粒子所超过的光速是相速度 , 而不是波前速度 。 光在介质中传播时 , 由于介质中的电子会吸收光子进入更高的能级 , 然后电子又会辐射出光子 , 跃迁回原来的能级 , 这个过程需要经历一定时间 , 从而使光在介质中的传播速度看起来变慢了 。 事实上 , 光本身的波前速度是没有发生变化的 。
【当物体突破光速时,会有类似音障的光障吗?】
另外 , 考虑到空间本身结构的膨胀速度 , 在空间中的星系相隔超过140亿光年之后 , 它们之间的退行速度会大于光速 。 这种“超光速”现象所造成的后果是我们永远也不可能观测到现在位于140亿光年之外的星系 , 因为它们在超光速远离而去 , 无论经过多长的时间 , 它们发出的都无法走完去往银河系的路程 。
值得强调的是 , 星系也没有真的相对于背景空间做超光速运动 。 因为这种超光速现象是由空间本身结构的膨胀所引起的 , 而空间膨胀不会受制于狭义相对论 。