為什麼萬物無法超過光速?大自然為何限制這麼一條奇怪的定律?

2020-12-05 艾伯史密斯

宇宙極限速度等於真空中的光速,至於為什麼宇宙存在極限速度,這是當前科學無法解釋的難題。

愛因斯坦以「光速不變原理」為前提假設,推導出宇宙的極限速度為光速,在實踐中,科學家也發現光速是一道不可突破的屏障;比如大型強子對撞機可以把質子加速到99.9999992%,但就是無法達到光速。

這是一條令人詫異的物理規律,為什麼大自然會把物體的運行速度做一個限制?似乎完全沒理由啊!

相對論本身給出了光速極限的結論,但是至於為什麼存在極限速度,相對論無法回答。

經光速不變原理,還能推導出時間和空間的相對性,既時間和空間可以被壓縮,也可以拉長。

有人可能會說「根據質能方程,光速無限大的話,一小點質量就會釋放出無限大的能量,產生這種發散結果,所以光速存在極限。」

這個說法本身是存在問題的,因為質能方程是相對論的推論,用推論來解釋前提假設,陷入了自循環推論,沒有任何意義。

假如光速無限大,那麼相對論就退回牛頓力學,牛頓力學本身在理論上也是一個自洽的系統,時間和空間就是絕對的,質量和能量相互獨立,如此下去也沒有問題,可大自然偏偏就設定了光速極限。

科學家在研究量子力學和相對論時,衍生出一個理論——量子引力論,艾伯菌就曾看到量子引力論對光速極限的解釋。

量子引力論認為:超光速會造成光子中的引力子和反引力子運行不穩定,然後使光子運行速度變慢,當光子退回到一定速度時,引力子和反引力子就達到了最穩定的狀態,而這個極限速度正是光速,量子引力論對光速不變的解釋,還說明了光子具有結構特徵。

不過量子引力論只是眾多前沿理論中的一個,類似的理論還有超弦理論、引力圈理論、M理論等等;目前都還處於理論研究階段,沒有得到科學實驗的證實。

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