宇宙还存在一个速度限制,但不是光速,这才是人类真正的障碍( 二 )


这两种天体是宇宙中的两头怪兽 , 它们不仅是宇宙中引力最大的地方 , 而且还是磁场最大的地方 , 我们人类在大型强子对撞机中所创造的磁场强度在它们面前简直就像是刚学会玩泥巴的小孩 。

从中子星和黑洞中喷射出来的宇宙射线是人类有史以来发现的能量最高、速度最快的粒子 。
大型强子对撞机中所创造的质子速度达到了299792455米/秒 , 这相当于99.999999%的光速 , 而高能宇宙射线的能量是对撞机中质子的3600万倍 。
则速度为299792457.9999999999999992米/秒 , 十分接近光速 , 但是还是低于光速 。 但是奇怪的是 , 我们在地球上所接受到的宇宙射线中的质子能量(速度)大部分都集中在这个速度上 , 且不会比这个速度更高 。

按理来说 , 这些宇宙射线应该可以无限的接近光速 , 它们会在不同的数值上靠拢光速 , 但事实上并没有 , 而是在这个速度上出现了截止 。
正如上文所说 , 宇宙的真空它不是真空 , 这些宇宙射线诞生的时候 , 它们的速度肯定更快 , 更加接近光速 , 能量更高 , 但是当他们在空间中飞行的时候与微波辐射中的光子发生了相互作用 。
虽然这些光子的能量非常低 , 但是宇宙射线中质子的能量却非常高 , 当这些质子与光子发生碰撞的时候 , 就会在E=MC^2中产生新的粒子 , 并从高能质子中窃取能量 , 降低质子的速度 。

而宇宙射线中质子的这个极限速度对应了一个极限能量为5 × 10^19 eV , 也就是说 , 当你创造了一个质子的能量高于5 × 10^19 eV , 那么它在空间中飞行的时候就会与光子碰撞持续的产生π介子 。
直到质子的能量跌破或回到5 × 10^19 eV , 这个能量就是宇宙中的能量极限 , 被称为GZK极限 。 GZK是三位物理学家名字的首字母 , 这个理论解释了宇宙射线中粒子的速度为何出现截止的问题 , 也解释了粒子所能携带能量的极限 。
我们目前认为宇宙中的每一条宇宙射线、每一个质子、每一个原子核 , 包括宏观世界的物体 , 都必须遵守GZK极限 。

GZK极限所带来的速度极限比光速要低一些 , 我们无法跨过这个速度去无限的接近光速 。 例如 , 某一天我们在大型强子对撞机中创造了能量高于5 × 10^19 eV的质子 , 速度达到了299792457.9999999999999992米/秒以上 。
但可惜的是 , 这时的质子会大量的损失能量 , 以非常快的速度跌破这个能量极限 。 所以说 , 我们人类在未来接近光速的途中 , 肯定会遇到这样的困扰 。
如果我们创造了速度非常快的宇宙飞船 , 那么它也会和微波辐射中的光子发生相互作用 , 导致整个飞船被烧毁 。

所以说穿越宇宙的所有带电粒子 , 包括我们能看到的所有物质存在一个速度限制 , 它不是光速 , 而是一个比光速还要低一些的数值 。 这一切都是因为大爆炸产生的微波辐射造成 。
不过随着未来宇宙的不断膨胀 , 微波辐射中的光子会持续的冷却 , 由它造成的速度极限会不断的上升 , 缓慢的接近光速 。
但需要注意的是 , 微波辐射中的光子并不会在某一天消失不见 , 它只会越来越冷 , 它一直都将是人类无限接近光速路上的绊脚石 。

推荐阅读