精選聯盟

宇宙中光速是最快的?别鬧,在這幾個速度面前光是慢如蝸牛!

作者:宇宙怪談

在我們看來,因果律是大自然一個固若金湯的基本法則,通俗來講就是原因必須發生在結果之前。

如果我們承認因果律(當然目前來看沒有不承認的理由),那麼我們就必須承認光速限制,宇宙中任何有品質的物體都無法達到光速,任何資訊的傳遞速度都無法超過光速。

宇宙中光速是最快的?别鬧,在這幾個速度面前光是慢如蝸牛!

這也是為什麼我們常說宇宙的極限速度是光速,每秒大約30萬公裡,我們生活中看到的任何有品質的物體,隻能盡可能接近光速,不可能達到甚至超越光速。

而光速限制也是愛因斯坦相對論的一個核心思想,在質增方程中也表現得淋漓盡緻。當物體的速度越來越接近光速,品質就會變得越來越大,最終達到無窮大,顯然這是大自然不允許的。

通過大型粒子對撞機的不斷加速,科學家們可以把品質非常小的微觀粒子不斷加速,但不管怎麼加速,都不可能達到光速。科學家們已經做到了讓粒子的速度無限接近光速,隻比真空中的光速慢了0.000001%!

你可能會想,距離光速就差了那麼一丢丢,是不是努力程度不夠啊?稍微再加把勁是不是就能達到甚至超過光速了?

隻能說,看起來如此微小的差距,實則是永遠無法逾越的鴻溝!

但是對那些沒有品質(靜品質)的物體來講,比如說光子,膠子還有引力子(目前還是假想概念),必須以光速飛行,不想光速飛行都不行,而且一出生就是光速,沒有任何加速過程。

宇宙中光速是最快的?别鬧,在這幾個速度面前光是慢如蝸牛!

那麼,為什麼大自然一定要阻止超光速粒子的出現呢?

其實原因剛開始就說了:因果律。如果粒子的速度超過光速了,宇宙就全亂套了,全部分崩離析。

很簡單的例子,比如說子彈的速度超光速了,意味着在我扣動扳機之前,就可以把你殺死。結果竟然發生在了原因之前,這不就全部亂套了嗎?

更通俗的例子是,你的臉先感覺到疼,然後我再打你一耳光!

宇宙中光速是最快的?别鬧,在這幾個速度面前光是慢如蝸牛!

自然界的萬事萬物,都是由靠四種基本作用力結合在一起的,分别是強力,弱力,電磁力和引力,而這四種作用力是靠四種基本粒子傳遞的,分别是膠子,玻色子,光子和引力子。

假設物體的速度超過了光速,意味着傳遞四種力的基本粒子很可能追不上物質,又怎麼可能将物質結合在一起呢?

這就是為什麼大自然會限制物體的速度超光速。但其實宇宙中又确實存在超光速的現象,關鍵是并不違背因果律,也是被大自然允許的,都有哪些現象呢?

第一,宇宙剛誕生時的暴漲速度。

宇宙大爆炸理論表明,138億年前體積無窮小的奇點突然膨脹,誕生了宇宙。

但是暴漲理論告訴我們,時間并不是從零開始的,而是從普朗克時間開始的,也就是大約10的負41次方秒開始,那時的宇宙已經存在了。當時的宇宙沒有任何粒子,隻有純能量,這種能量導緻宇宙以指數級膨脹,在大約10的負36次方秒,暴漲結束。

宇宙中光速是最快的?别鬧,在這幾個速度面前光是慢如蝸牛!

這個過程膨脹速度有多快呢?很難具體計算。但是就在宇宙誕生一秒過後,宇宙大小就有一光年了。大約一年之後就有銀河系那麼大了。看到了吧,這樣的速度是不是遠超光速。在宇宙暴漲速度面前,光速簡直慢如蝸牛。

第二,宇宙的膨脹速度。

宇宙誕生至今,就一直在膨脹,膨脹的速度約為20公裡/秒/百萬光年,什麼意思呢?

宇宙中光速是最快的?别鬧,在這幾個速度面前光是慢如蝸牛!

就是說每增加一百萬光年的距離,空間膨脹速度就會增加20公裡每秒。千萬不要以為每秒20公裡這個速度很慢,何時才能超過光速啊?

不要忘了宇宙太大了,當空間距離足夠大時,很輕松就能超過光速,而且是遠超光速。其實宇宙膨脹的過程就像是吹氣球一樣,氣球上的點就是星系,随着氣球不斷膨脹,氣球上的點遠離彼此的速度會越來越大。

宇宙中光速是最快的?别鬧,在這幾個速度面前光是慢如蝸牛!

也就是說,距離銀河系足夠遠的星系,其實都在以超光速的速度遠離我們。當然這并不違反愛因斯坦相對論的光速限制,因為星系的遠離速度看起來超光速了,但星系本身并沒有相對空間運動,隻是星系之間的空間膨脹了而已。

第三,量子糾纏的速度。

關于這一點,其實之前的科普中我說了很多。量子糾纏,是量子世界裡面的詭異現象之一,至今都無法解釋量子糾纏的本質,但我們知道量子糾纏現象的确存在,隻是我們不能用宏觀世界的實體法則衡量量子糾纏。

宇宙中光速是最快的?别鬧,在這幾個速度面前光是慢如蝸牛!

科學家們早就發現,量子糾纏的速度遠超光速,甚至可以超過光速一萬倍,但這也不違反愛因斯坦的相對論,因為量子糾纏過程,并不會傳遞任何資訊。當我們試圖測量粒子想擷取任何資訊的時候,粒子就會發生波函數坍縮,成為确定的狀态,而這個過程是随機發生的。

第四,媒體中物質的速度可以超光速。

實際上這就是著名的切倫科夫輻射,具體來講就是,由于光在媒體裡的速度會小于在真空中的速度,是以媒體中物體的速度就可能會超過媒體中光的速度。

宇宙中光速是最快的?别鬧,在這幾個速度面前光是慢如蝸牛!

比如說,光在水中的速度大約隻有真空中速度的四分之三,也就是大約每秒22.5萬公裡,理論上我們可以讓水分子的速度達到每秒25萬公裡,這不就是超光速了嗎?

比水中光子的速度跑得還要快,而當這種情況發生時,相當于水分子突破了光障,就會産生切倫科夫輻射,是一種光學“沖擊波”!

總結

大自然所謂的“光速限制”并不是絕對的,是有前提的,這個前提就是:任何傳遞資訊的速度都不能超過真空中的光速,并不代表光速絕對不能超越。

宇宙中光速是最快的?别鬧,在這幾個速度面前光是慢如蝸牛!

也就是說,隻要任何速度不涉及資訊的傳遞,當然可以随意超越光速,不是說時空的移動速度和時空的可折疊性,就可以讓我們實作間接“超光速”,而這就是人類夢寐以求的科技,時空折疊,具體來講就是曲速引擎或者蟲洞科技。

完。