轉動光源是否能讓光斑移動速度超過光速?真的存在超光速嗎?

2020-12-03 小虎有話說

量子糾纏不存在信息傳輸的過程,所以不受相對論光速極限限制,光斑也一樣,光斑只是隨著你搖動雷射筆,從一個地方消失然後出現在下一個相鄰位置,這個過程的不斷重複而已,每一幀光斑的位置之間不存在信息傳輸的過程,因此也不受限於相對論光速極限。

世界上存在超光速的現象,但傳遞不了任何物質、能量和信息。比如有黑白兩個球,開始都位於位於某點A,然後以相同速度朝著相反方向運動,運動t時間後被距離A點相同距離的BC兩個人接收到,B在拿到某個球的瞬間肯定就能判斷出來C拿到的是另外一個顏色的球,但是這又能怎麼樣呢?物質和能量還是按照小球的速度在傳遞,肯定超過不了光速,至於信息麼,這種方法不能達到B向C「主動」發送信息的目的。在說廣一點,如果全宇宙存在一個對好時間的表,你只用看著自己的手錶就能知道全宇宙任意一點也進去了某一時刻。

快速轉動雷射筆一周,那麼光子就會向四面八方360度哪個方向發射一顆光子,光子在遠處形成圓形光線由於角速度相同,那么半徑越大的情況下線速度就越快,半徑足夠大,線速度就超光速了,其實答案已經很明顯了,是雷射向每一個方向發射一顆光子,是的,光子形成一個大圓周的過程可以超過光束比如一秒鐘形成了一個周長為50萬公裡的大圓圈,可這是由無數個光子一個挨一個的形成的,該實驗中並沒有某個光子圍著圓周轉一圈。

假設有一個可以拍攝物體以無限快速度運動的高速攝像機,將它放置在圓環的邊緣,用它來記錄光斑的移動,同時在旁邊放置一個光源發射器進行對比,在光斑達到攝像機的記錄點的同時使光源發射器以圓周的切線方向發射脈衝光線,那麼,高速攝像機是否可以觀測到光斑移動的速度超過了脈衝光線的速度?

「光斑」在這裡並不是一個實體,而是一種現象,每個地方的不同光斑都是不同的現象,根本沒有什麼光斑「移動的說法」,只是這裡出現了光斑然後消失,別的地方出現了光斑然後消失。換一種角度理解,假設宇宙中相隔一千光年的兩個恆星,我們觀測到它們一秒內相繼爆炸。我們總不能說「爆炸」這個現象一秒鐘移動了一千光年,「爆炸」這個現象超光速了吧?量子糾纏不存在信息傳輸的過程,所以不受相對論光速極限限制,光斑也一樣,光斑只是隨著你搖動雷射筆,從一個地方消失然後出現在下一個相鄰位置,這個過程的不斷重複而已,每一幀光斑的位置之間不存在信息傳輸的過程,因此也不受限於相對論光速極限。

不要被一般的宏觀尺度(日常)下的幾何光學迷惑。天文尺度(成百上千千米,高精度需求下也需要相對論修正),也不要被目的地的角速度迷惑。理論上,有超光速角速度,但是前提是要有無限快的某種信息能夠傳遞成像信息。但是天文尺度下,沒有人能看到超光速成像。注意:你所見到的是反射回來的光信息。比如,光八分鐘的路程,你看到的是16分鐘之後反射回來的光,在你的世界或坐標系下,你會發現像的移動速度是你擺動雷射發射器的速度。在目標點(線),這個坐標系下,你可能覺得,他們能看到超光速光斑。但目標線是個尺度超大的線。把雷射器換成脈衝雷射,比如,一秒間隔,A點受到雷射照射,一秒後,雷射照射B點,但是不要忽略,兩點間的巨大距離,A點看到B點的像同樣需要時間,在A的坐標系下,他同樣見不到超光速成像。雷射換成細密脈衝或連續有人可能覺得從A點觀察像的移動速度會達到超光速,理論上是這樣,但是A點沒人能觀測到。(可能沒有人信服,這要不同的天文尺度下實際計算一下,會發現始終有個界限)。在大尺度下,每一單位瞬間,光束的前鋒或尾跡連線確實是曲線。在更大尺度下,有一些疑似超光速噴流的現象,但據認為是錯誤的解讀了幾何構象。

關於速度,一般而言,在物理學界,速度往往是指物體的速度,脫離物體談速度,實際上是速度一詞所表示的概念的泛化。所以問題來了,我們現在討論的是光速,那麼光到底是不是物體呢?這是一個問題。其次,速度這個概念現在也被泛化到了信息的傳播,那麼信息是否可以脫離物體呢?這是另外一個問題。再其次,速度這個概念也被泛化到了思想的快慢,思想也包括假想、想像或者虛幻。那麼一個人的假想是否可以替代客觀物質世界的現實規律呢?這些都是問題的核心。

所以,如果要速度,首先要提前聲明,我們要談的速度是什麼樣速度,否則都是在東拉西扯地談,概念沒有固定性,邏輯必然混亂,沒有意義。首先要解決光的本質。光作為現代物理學研究的重要內容之一,波爾最終提出,光的波粒二象性問題,似乎還能被物理學界廣泛接受,但是也未必然,對於光的粒子性如何解釋,至今現代物理學並沒有共識。但是光是波,這個問題是有共識的,也有很多物理實驗可以證實,光的波動性屬于波這樣一個事實。

我們手臂揮的速度只要超過1米每秒,雷射在月球表面亮斑的速度就可以超過光速

根據暴脹理論(還是假說),當你在一個較遠的星系觀察地球所在的太陽系的時候,地球在一場超過光速的速度遠離你,因為宇宙空間的膨脹速度超過了光速。但是你肯定觀測不到了,因為觀測的手段低於膨脹速度。

光速是宇宙的基石,定理,常數,不受外界影響,比如你跑步扔球球的速度是跑步速度加扔球的速度之和,但是你跑步打開雷射筆不管你跑多快接近光速了你的雷射筆發出光的速度就是光速不會慢也不會快。光到達一個物體形成光斑是需要一定時間的,你可以理解成從水管噴水,在偏轉水管的過程中水並不是一條直線,他的軌跡是彎曲的,光也是如此,所以光斑的移動與雷射筆的偏轉是有時間差的,所以光斑的移動不可能超過光速。

超光速的能量或質量傳遞可不可能,沒人知道。只是基於人類目前的觀測,沒有發現例外,也就有理由相信它的正確性。當然,牛頓發現三大定律之後的幾百年,人類由於技術限制沒能發現例外,因此篤信其為真理。等到二十世紀,觀測技術進步加上愛因斯坦的相對論,我們在星際的尺度上發現了牛頓力學的例外,也正是相對論的用武之地。可是,誰又能保證,在未來的某一天,相對論不會和牛頓力學經歷相同的,被新理論代替的命運呢?對於一個新的物理理論,我們沒有辦法判定它的正確性,只能通過發現反例來證明其錯誤。儘管如此,可以肯定的是,新的理論更加接近宇宙的真實模樣。不斷的進步,才是人類社會發展的本質特徵。人類的認知,也許就像一個無窮小的收斂過程,極限是真理,可在任何有窮的時間內,都不可能達到那個真值。我們找到了正確的方向,卻並不意味著能夠找到正確的答案。

一束完美的平面波,在空間中等相面傳播的過程

本來是簡單的問題。之所以被複雜化,原因在於下意識把光斑的移動距離等同於光速。其實可以把光子想像成皮球,鏡子想像成牆。第一個皮球在牆上反彈後,牆轉動了一個角度;接著第二個皮球又撞在牆上反彈。最後這兩個皮球反彈後的落點間的距離(假設落點與牆的距離是固定的),就是光斑移動的距離。如果兩個皮球的所有條件都相同,那麼這兩個落點間的距離,跟皮球運動的速度完全沒有關係,只跟牆在兩次反彈間所轉動的角度有關係。而且,反彈後的落點距離牆越遠,兩個落點間的距離也越遠。如果把這個落點與牆的距離看成無窮大的話,光斑所移動的距離也就是無窮大了。從這個角度理解,其實鏡子並不需要"轉得足夠快",只要鏡子在轉動而非絕對靜止,那麼在無窮遠處,光斑的移動速度都是無窮大。只是在無窮遠處,光子的密度(皮球的落點密度)也是無窮小,從而光斑也就不存在了。

光斑本身不是特定的物質,只是一個現象,它是一段段不同電磁波組成的,就好比在一塊足夠長的路上,你讓路人甲出現在a點,又讓路人乙同時出現在b點,路人甲路人乙都理解為「人類投送筆」這種裝置發射的,這人類呈現速度豈不是超越光速無窮倍,這種算法毫無意義不是嘛?旋轉只會帶動周圍光的旋轉更,也就意味著,光所傳遞的能量也只來自於圓心的能量哦,這就類似於你繞自己為中心,在一個平面上向四周撒一圈沙子,假設沙子能無限傳播,單個沙子的真實速度其實是旋轉速度和傳播速度的矢量和,但這對於光來說,旋轉速度是可以忽略不計的(這是在經典牛頓力學基礎上分析的)。

汪潔的相對論史話裡面有寫,沒有超過光速的物體其實有一個限定,那就是任何有實質能量傳遞的物體不能超過光速。就打比方從地球c用一束光射在一個星球a。然後移動光束在另一個天體b上,只要夠遠絕對大於光速,但是實際上能量並不是從a出發到b的,ab之間沒有沒有能量傳遞,一直都是c傳到a 和 b,所以ab之間的超光速並不違背相對論。光斑不是物質。 我讓幾萬個燈泡排成一列,一個接一個亮,好像燈泡在向前移動,其實沒有。 我讓第一個燈泡滅了以後,最後一個立刻亮起,好像燈泡的移動速度快到超光速,然而並沒有。 這一切只是幻覺。

光斑如果沒有信息,它為什麼要發光,在大部分地區都暗淡的時候?光子本身就是信息,沒有光斑的區域也並非就沒有信息,聲波,電磁波,可能穿透了那區域,攜帶了熱量,吸收了聲波,都是有信息的存在啊。宇宙中不缺信息,但要把這麼多信息整理成有意義有營養的知識,就很需要節點的計算能力了。

選取其中一個等相面與平面的交線,在上圖中以綠色的圓點表示。

無論你做什麼動作,光傳播到相應位置都存在對應的時間延遲,但這並不妨礙光斑這個現象的移動。但不同光斑的產生之間是獨立的,他們之間沒有必然的因果聯繫。光斑更不可能用於傳遞信息,舉個簡單例子。三個人在同一參考系內,以A作為觀察者並假定A靜止,和B,C約定在分別在時間b,c點亮燈泡,由於參考系不變,觀察者位於本參考系內,不影響觀察者觀察到的事件的同時性。然後B,C向相反方向移動相同距離。

隨後B,C點亮燈泡,光線傳播時間假定為t,那麼觀察者A接收到光線的時間分別是b+t,c+t。顯然時間間隔只與b,c有關。而這個間隔可以無限小。但這個時間間隔無限小並沒有意義,事實上沒有任何東西在這個過程中在B,C間發生了傳遞。

浪與海灘的交點的移動速度其實是遠遠超過海浪的運動速度的

同理,假定B,C其實是平面鏡,觀察者A在時間b,c分別向平面鏡B,C發射一束光,那麼觀察者A接收到反射光的時間就是b+2t,c+2t,時間間隔仍然只與b,c有關,但B,C間仍然沒有任何信息被傳遞。

1,每一個在圓上的光點,都是獨立的個體,沒有速度之說。如果1成立了,2就不用看了。2,從圓心輻射出去的光線,可以比擬成那種澆水系統的噴頭,就是圍著一個圓心轉動噴灑的那種。這個時候圓上的點的速度就不是單純的距離除以時間。而是光速與轉動速度的積成,是一個新的向量,而這個向量的單位是m*rad/(s^2),垂直於平面,按照題設條件,數值等於2πc,數值上是明顯比c大2π倍,但跟c不是同一個單位,沒有可比性。絕對剛體和相對論是矛盾的。這是因為在假設棍子無限硬(絕對剛體),轉動中心點,其他部分一起轉的同時,隱含了一個與相對論的前提矛盾的假設,就是力或者能量是瞬間傳遞的,轉動中心點瞬間傳播至整個棍子,這與相對論的基本假設是相矛盾的。因此假設不成立。但如果強行有一根能量瞬間傳播的棍子會怎麼樣呢,你會發現棍子末端的動質量不停增大,相應的就是你中心點感受到的棍子的轉動慣量在棍子末端趨向於光速時趨向於無限大,結論就是無法將棍子的任何一點加速至超光速。

有個叫鍾慢尺縮原理,做個一個假設,就是一個很大的扁平圓盤,半徑可以認為是無限遠,當圓盤中心轉動的時候,外徑轉動速度很大,這時候外徑本身會收縮,導致外徑口撕裂。當然,這個例子中的圓盤,是一種連續的物質。實際情況是光可以看成是一份份粒子,你是不斷地向外發射粒子,光只會在參考的空間中按直線傳播,你轉的快慢僅僅決定了相繼發射的兩個光粒子傳播軌跡的角度而已。就像是你拿著機槍在邊射擊邊轉圈,子彈還是沿直線發射,但是發射的角度不斷在變而已。光源是處於正中央的那一點,而不是光斑,光斑從一處轉換到另一處的時候,光源也不是從光斑射出的!所以自始至終都沒有超過光速,即使光源離光斑的距離再選,移動速度外快,那也不存在超光速!光速是一個固定值,光本身是不存在超光速或者亞光速的。

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  • 量子糾纏的速度超過光速了嗎?答案顛覆認知
    光速特別是超光速現象大家都特別關心,比如2011年歐洲粒子中心的中微子超光速現象公開以後,引起了極大的關注,因為奧佩拉團隊取得的結果比光速快0.0025%,但最後被證明是個超級烏龍!愛因斯坦的狹義相對論早就告訴我們,宇宙中不可能存在超過光速現象!
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  • 比光速還快的速度有哪些?
    宇宙中有很多超光速的現象,但是迄今沒有發現有一例超光速違反了相對論。波的速度其實有兩種,一種是相速度,另一種是群速度。常見的超光速往往是相速度超光速,它只是代表相位的速度,並不意味著物質或能量向前傳輸的速度超過了光速。可以舉一個簡單的例子類比一下,麥田裡的麥浪在風的吹動下不斷起伏,看起來就好像是麥子被推到了遠方,其實麥子還是根扎在地裡。
  • 宇宙中有超過光速的速度存在嗎?
    光速被認為是宇宙中的極限速度,任何物體都無法超越光速。但在現實生活當中,宇宙中卻存在著一些超光速的現象,打破了我們科學家們原有的認知。眾所周知,速度是代表物體運動快慢的一個物理量,從理論上來說,速度應該是無限的。
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  • 為什麼沒有任何飛行器的速度能夠超過光速?
    的確,宇宙中光速最快,這已被多次科學實驗所驗證,從麥克斯韋聯立方程組也得出光速是常數的結論。光在真空中的速度是最快的,且在任何慣性參考系中的速度是不變的,跟光源是否運動、觀察者是否運動無關。愛因斯坦把這個結論上升為一個原理――光速不變原理,創立了相對論,這個原理是相對論的基石。
  • 速度超過光速,時光真的會倒流嗎?
    根據愛因斯坦的相對論,宇宙中的最大速度為光傳播的速度,(C=30萬千米/秒),幾乎不會有物體的速度超過光速。但是畢竟人類對宇宙的認知還非常有限,宇宙中的許多事物科學家們都還無法解釋。當有一天,真的有物體的速度超過光的速度的時候,真的會像愛因斯坦預言的那樣看到過去的發生的景象嗎?
  • 是真空光速19倍,1秒570萬公裡?類星體中的超光速現象實際是錯覺
    早在1905年,天才物理學家愛因斯坦發現,在科學實驗中,無論對物體施加多大作用力,物體速度都不可能超過真空光速,比如在強大的強子對撞機中,粒子從未達到光速,只有接近過光速,所以真空光速是一切速度的極限。
  • 宇宙中存在超「光速」現象嗎?
    宇宙中確實存在超光速現象,關鍵在於大家對超光速現象的理解。●回答這個問題之前,先弄明白光速的概念。顧名思義,光速就是光的傳播速度。值得注意的是,光的傳播雖然不需要介質,但光在不同介質中的傳播速度並不同。
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  • 宇宙中有沒有比光速更快的速度?
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  • 愛因斯坦明明說宇宙最快速度是光速,為什麼宇宙可以超光速膨脹?
    愛因斯坦的《狹義相對論》基於光速不變,才有了任何有靜質量不為零的物體,無法達到光速。而《廣義相對論》的場方程是描繪了宇宙膨脹,才有了後來宇宙膨脹速度超過光速,所以一切的種種都是由於「光速不變原理」的這個假設,如果沒有這個假設,也就沒有後來一大堆反常識的結論,也就不存在那麼多矛盾。
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