光速可以降低,物體的速度能不能超過降低後的光速?

2020-12-06 刁博

光在真空中的速度c是一個非常重要的物理量,不僅能夠出現在原子內部,也是我們這個宇宙中物質的極限速度。光在真空中的傳播速度是一個定值,被定義為299792458米每秒。根據相對論,任何物質的運動速度或者信息的傳遞速度都不會超過這個值,不然相對論就要改寫了。

19世紀時期,麥克斯韋給出了麥克斯韋方程組。麥克斯韋的理論認為,變化的電場產生磁場,變化的磁場又產生電場,兩種變化的場相互交替產生,空間中就有了電磁波。根據麥克斯韋方程組可以推導出電磁波在真空中的傳播速度表達式,這個速度與真空介電常數以及真空磁導率有關。後來赫茲發現了電磁波,光也被證實是一種電磁波。

真空介電常數以及真空磁導率是不是永恆不變呢?這個還真不一定。有一些理論認為在宇宙早期的時候,光速要比現在的快,原因就是他們認為宇宙早期時的真空介電常數和真空磁導率要比現在的小。

早期宇宙時的光速到底是多少,我們目前還沒有辦法去檢測。不過我們知道光在其他介質中的傳播速度要比在真空中的速度小,光在介質中的傳播速度與介質的折射率有關,某種介質的折射率是n,那麼光在這種介質中的傳播速度就是c/n。比如水的折射率大約是1.33,這樣光在水中的傳播速度大約是真空中傳播速度的3/4。一些超低溫的原子云作為光通過的介質時,光速甚至能夠降低到十幾米每秒。

這時候有人可能會想到一個問題:愛因斯坦的相對論不允許物體的運動速度達到光在真空中的速度,而光在介質中的傳播速度比真空中的速度要小,那麼一個物體在某種介質中的速度有沒有可能超過光在這種介質中的傳播速度?答案是完全有可能,這並不違反相對論。

核反應堆工作時,周圍的水中可以發出藍色的光,這是切倫科夫輻射。核反應堆可以釋放出很多高速的粒子,粒子的速度雖然不能達到真空中的光速,但卻可以超過光在介質中的速度。粒子在水中的速度超過了光在水中的傳播速度,這時就會激發出切倫科夫輻射。前蘇聯科學家切倫科夫由於發現並解釋了切倫科夫輻射獲得了1958年的諾貝爾物理學獎。

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  • 從多高的地方落下,物體的速度才會超過光速?
    狹義相對論告訴我們物體是不可能達到光速的,因為會有一個質增效應,接近光速時質量趨近無限大,因此無論怎麼加速都不能讓它再加快一點速度!但有網友提出了一個尖銳的問題,萬有引力定律告訴我們,天體的引力和它們的質量成正比,質增效應導致引力增加,物體靠近速度會更快,如果有一個足夠大引力和無限遠的自由落體距離,物體會超過光速嗎?
  • 如果一個物體的速度超過光速,你能看到它嗎?
    當一個物體超過光速時,會有什麼現象?我們知道,按目前的理論,在這個宇宙沒有什麼比光速更快。那麼假設一個物體的速度超過光速,你能看到它嗎?然後,當它從你身邊退去時,你會看到紅移的光,這是由於一個後退的物體都卜勒紅移而導致波長的拉伸,光的頻率降低,到達你的時候,也會導致一個分割的圖像出現雙向發生!圖像將是模糊的。一種更簡單的表述方法是,你會看到從物體到達的藍移光,而離開的紅移光從物體上轉移到物體,在物體經過後,會導致一個相反方向的分割圖像。
  • 一個物體超過光速可不可以穿越時空?
    超過光速就意味著這個物體已經擺脫我們這個宇宙時空的束縛,已經不以我們宇宙的時間和空間方式存在了,宇宙對於這個物體來說崩塌了,這個物體成為真正的永恆的自由者。別說穿越時空能到我們宇宙的任意時空點(無論多少億光年遠,多少億年前,都不費一點時間),實際上它根本就不在時空中了(比穿越厲害多了)。它已窺探到了宇宙的真正秘密和本質,成為宇宙的主宰者和宇宙規律制定者,它的「法力」比孫悟空和如來佛大多了。
  • 為何在「相對論」中,物體的運動速度,無法超過光速?
    何在「相對論」中,物體的運動速度,無法超過光速?要說愛因斯坦提出的「相對論」,那可以說是20世紀物理學界最偉大的發現了(沒有之一)。相對論的提出,完全改變了人們在「經典物理學」中,對時間空間,對世間萬物的認知。
  • 任何粒子的速度不能超過光速
    對任何物體的速度不能超過光速的分析威縣第二中學 郵編054700 張樹乙據報導,在美國伊利諾州Batawia費米實驗室有一臺叫Tevatron的加速器,當質子進入該加速器時,它們的速度已經達到光速的99%。加速器的最後階段使質子的能量提高了100倍,但速度僅增加到光速的99.99995%,與它們進入加速器的速度相比,提高不足1%。
  • 量子糾纏的速度超過光速了嗎?答案顛覆認知
    但其實大家都誤解了,光速不可超越只是信息傳遞不可超過光速,而與之無關的現象超過光速則並沒有什麼問題,那麼為什麼不能超過光速,又有哪些超過光速的現象,不妨來盤點下!為什麼不能超過光速?,這狹義相對論整個體系中是環環相扣的,它們的核心就是兩條基本假設,當然其中一項推論也很簡單,光速不能被超越,否則將會導致質量無窮大和長度變成負數......宇宙中有哪些現象是超光速的?儘管信息傳遞的速度不可超過光速,但宇宙中超光速現象還是非常普遍的,它們的因素各不相同,有的是不同介質中導致的,有的則是不傳遞信息的現象!
  • 量子糾纏的速度超過光速了嗎?答案顛覆認知!
    但其實大家都誤解了,光速不可超越只是信息傳遞不可超過光速,而與之無關的現象超過光速則並沒有什麼問題,那麼為什麼不能超過光速,又有哪些超過光速的現象,不妨來盤點下!為什麼不能超過光速?1905年6月份,愛因斯坦拋棄了以太的概念,假設光速不變和狹義相對性原理,推出了狹義相對論!當然其中的長度變換仍然是洛侖茲變換,而根據洛侖茲變換則可以推出在狹義相對論之後愛因斯坦發表的《物體的慣性同它所含的能量有關嗎?》
  • 如果速度超過光速會有什麼後果?
    ,由此推導出真空中的光速是宇宙中最快的速度,任何物體或者信息的傳播速度都不會超光速。那麼,如果速度超過光速會發生什麼?為什麼光速是宇宙速度上限?雖然光速理論上不可超越,但在現實中確實有各種「超光速」現象,切倫科夫輻射就是一個例子。切倫科夫輻射光的傳播速度與介質有關,在真空中最快,而在其他介質中會變慢。例如,光在水中的傳播速度會下降25%,為真空光速的75%。在這種情況下,就有可能出現超光速的情況。
  • 為什麼任何物體無法超過光速?
    大家經常聽到一句話,光速是宇宙速度上限,也就是任何物體無法超光光速。根據上一期的文章,速度具有相對性,需要選參考系才有意義。一個物體我選A做參考系,速度是10m/s,我選B做參考系,速度是10000m/s,那會不會我選擇到一個參考系,速度大於光速?按照常規思維,參考系這麼多,我為啥選不出一個參考系,發現一個物體速度超光速呢?
  • 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?
    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。
  • 如果,一個物體運動的速度超過了光速,我們能夠看見它嗎?
    饒有興趣的是,假如你沒有看到一個速度比光速大的物體接近(你沒有尋找距離,你也同樣錯過了藍移),一旦這個物體從你身邊經過,你可能會在看到物體前端之前首先看到物體後端,因為來自你較近一側的光線會比遠處的光線先一步靠近你!從理論上講,物體超過光速的速度越快,它經過你之後的時間會越長。
  • 科學家降低真空光速
    科學家降低真空光速  根據愛因斯坦的相對論,在任何參照系中,光在真空中的傳播速度都是一個常數。最近,科學家成功讓光在自由空間(完美真空)中的速度降了下來。  英國格拉斯哥大學和赫瑞瓦特大學的研究人員進行了一項實驗。在實驗中,科學家安裝了一個特殊隔層,單個光子在通過這一裝置時,形態會發生改變,且速度出現了下降。
  • 終極超光速:隔絕萬有引力,可以將飛船加速超過光速嗎?
    當別的天體對它的引力消失後,看起來它的質量等於0了是嗎?其實完全不能這樣假設,因為這個物體本身彎曲時空的能力依然存在!不過按牛頓運動定律來說,它一直可以加速,最後超過光速,甚至可以超過好幾倍光速,這在經典力學中並不矛盾!
  • 有質量物體不可能達到光速,但宇宙膨脹超過光速,是否自相矛盾?
    也就是說,如果物體速度達到光速,其質量會變為無窮大,如果宇宙是有限的,那麼全宇宙的能量都用來推動這個物體也不夠,因而靜質量不為0的物體是不可能達到光速的。那麼靜質量為0的物體可不可以達到光速,甚至超過光速?答案是肯定的,比如說光子靜質量為0,它的速度就可以達到光速。
  • 當兩個物體以二分之一光速相向而行,相對速度為光速嗎?
    說到速度就需要提到參考系,沒有絕對的速度,但是可以通過w=u+v這樣的相對速度公式去計算,這樣的公式即使到現在也依然適用,但是有一個前提條件,那就是低速世界,這樣誤差才可以忽略不計,但進入到高速世界這樣的公式就不適應了。我們需要用洛倫茲變換對速度合成公式進行修正如下。
  • 若兩個相反方向光速飛行的物體,相對速度是否超過光速?
    相對於地面參考系,兩個光速飛行的物體相反飛行,它們之間的速度還是光速,這是洛倫茲變換的直接推論。在1887年,物理學家麥可遜和莫雷兩個人,做了一個震驚物理學的實驗,稱為麥可遜-莫雷實驗:根據經典力學對光的解釋,光相對於一種名叫「以太」的東西恆速運動,以太參考系就是絕對參考系;地球本身存在自轉,還繞著太陽公轉,然後太陽又繞著銀河系旋轉。
  • 為什麼不能超過光速?科學事實和理論分析給出了答案:光速是極限
    根據研究人員估計,第一個光年裝置將在大約四萬年後被淘汰。但我們永遠不知道它們是否能跑完那段距離。畢竟,在如此長的一段時間內,它們很容易與某個宇宙物體相撞,而且它們發出的信號將在大約十年後停止到達地球了。那麼,為什麼它們不能以光速發射信息,或者為什麼它們不能在太空運動中發展成這樣的速度呢?首先,讓我們看看在物理學中,為什麼光速是一個常數?為什麼任何物理物體的運動速度都無法越過它呢?
  • 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。
  • 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。
  • 既然任何物體的運動速度不可能超過光速,那宇宙中的非物體呢?
    宇宙間物質運動的最高速度不能超過光速,這是相對論的理論基礎,更是我們這個宇宙的存在基礎。那麼宇宙中有沒有運動速度超過光速的非物體?答案是肯定的。為什麼呢?相對論的光速限制原理指的是傳遞能量或信息的物質的最高速度不能超過光速,那些不傳遞信息的物質以及非物體並不在此限制。比如說量子糾纏、空間的膨脹、意識等等。量子糾纏是非定域化的,它把整個宇宙看成一個整體,知道其中一個粒子的狀態,另一個粒子的狀態馬上就知道了,不管它多遠,速度遠超光速,但這裡面沒有任何的信息或能量的傳遞。