宇宙中存在超光速的現象嗎?聽完科學家的解釋恍然大悟

2020-12-04 量子探索

本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。

每當夜晚來臨,抬頭仰望星空的時候總會不禁思索,沒有邊際的星空中究竟有多少顆星星?而這些星星散發出來的光,究竟經歷了多久的旅程才被人類看到。如果有一天可以達到光速,是不是也可以趕往這些星球上去看一看?這些想法隨著長大,隨著懂得的科學知識越多,越來越覺得可笑。因為現在我們都明白了即便是達到光速,對於距離遙遠的星球來說,哪怕是光速也要上億年的時間,不可能在有限的生命中去到這些星球上。

如果有一天超越了光速,甚至是達到了光速的上億倍,是不是就可以實現這些想法了呢?有的讀者可能會覺得這種想法非常傻,因為在物理學上對於宇宙極限速度是光速的理論,有麥克斯韋方程組的說明,也有麥可遜莫雷的實驗支持,更有愛因斯坦提出的狹義相對論驗證。

這些說明、實驗支持以及相對論的驗證,讓宇宙的極限速度是光速,基本成為了人們心中難以改變的定律。但筆者查閱了相關資料之後,發現多數人對於光速有很大的誤解,宇宙極限速度是光速的理論,需要在其中加個限定詞才成立。

這就是宇宙中物質運動的最大速度是真空裡面的光速,從另外一個角度來看這句話,就說明了有靜止質量的物體,運動時很難達到光的速度。理解起來比較簡單,相對論中的速度定義只針對有質量的物體,並不包含非物質自然現象的速度極限。所以宇宙中是有速度快於光速的,那麼有哪些速度比光的速度還快呢?下面來了解一下。

1、宇宙擴張

根據科學家的推論研究宇宙開始於一場爆炸,距今已有138.2億年,如果在爆炸之後擴張速度和光的速度一樣,到目前為止直徑應當是138億光年,但目前在地球上可以觀測到的宇宙直徑是930億光年,這就說明了在宇宙誕生初期,擴張的速度是要遠遠的超過光速。

2、量子糾纏

這種現象的定義指的是粒子之間糾纏作用之後,每一個粒子自身的特點已經綜合成為了整體的特性,當其中的一顆發生改變之後,另外的幾個也會跟隨發生改變。

科學家在做實驗的時候發現如果將它們之間的距離拉扯到很遠,這種現象仍然存在有效。而在這種現象裡面,兩顆粒子之間發生改變的速度要比光速還快上幾萬倍。

3、電磁波的相速度

眾所周知,光具有波粒二象性,簡單來說也就是光既具備粒子的特點,又具備波的特點。但是如果從波的特點來看,傳播時並不是單純的直線傳播,而是有波峰和波谷的存在。這句話理解起來可能有點困難,在這裡給大家做一個形象的比喻,光在傳播的時候就像是電鑽的頭一樣,前進時走的是直線,相速度也就是電鑽頭旋轉時的速度,走的並不是直線,而旋轉的相速度並不是走直線卻可以和光一樣快,所以速度是要遠遠超過光速的。

4、邏輯現象速度

如果將紅藍兩支鉛筆放在相同的盒子裡面,在不打開盒子的前提之下,是絕對不可能知道紅色鉛筆在哪一個盒子裡。但如果有人將其中的一個盒子放在地球上,將另外一個盒子帶到火星上,打開地球上盒子,發現裡面的鉛筆是紅色的,那麼就可以同時知道火星上的鉛筆顏色是藍色。從時間方面來看,光從陸地到火星需要180多秒的時間,但我們在陸地上打開裝有鉛筆的盒子之後,就可以同時知道在火星上盒子裡面的鉛筆是什麼顏色,由這個距離和時間算出來的速度是要遠遠超過光速的。

其實除了這幾種自然的超光速現象之外,在某些特定的情況下,粒子的運動速度是可以超過光速的。比如說光在水裡傳播的時候,速度只有真空中的75%,在這種特定的情況下,微觀粒子的速度要比光的速度更快一些。

有的讀者看到這裡會說,宇宙中有如此多的自然超光速現象,那麼愛因斯坦的相對論還是正確的嗎?筆者告訴大家,以上種種超光速現象都沒有和物質牽扯到一起,所以這些現象和相對論並不衝突。

愛因斯坦的相對論在現有的科學發展水平之下,給了人類一個物質不可以突破光速的邊界,但因為人類的科技文明在不斷的發展,對於宇宙和物質的認識也在不斷的突破,所以或許在未來的某一天,人類就通過認識和科學上的突破打破了物質無法超越光速的邊界,衝出銀河系邁向宇宙。

相關焦點

  • 星際旅行真的有可能實現嗎?聽完科學家的解釋恍然大悟
    隨著人類對宇宙探索的不斷深入,對宇宙的浩瀚越來越了解,不少人產生了一種悲觀情緒,認為人類有可能永遠也實現不了星際旅行。那麼星際旅行真的有可能實現嗎?聽完科學家的解釋恍然大悟。我們生活的地球,距離單位以米為基準,而在浩瀚的宇宙中,基本的距離尺度單位是光年,1光年(ly)=9.4607e+15米(m),這是一個龐大到我們無法想像的數字。
  • 超越光速能回到過去嗎?聽完科學家的解釋恍然大悟
    對於此問題,我們一起來聽聽科學家是如何解釋和理解的。從愛因斯坦相對論,我們知道,一個物體,它在真空中的速度只能無限接近於光速,光速是物體速度的極限,光物體的速度達到光速的時候,時間和空間將無意義,時間會停止,不管外界時間如何變化,處在光速狀態的物體的時間是不變的。
  • 五維空間到底是什麼樣的存在?聽完科學家的解釋恍然大悟
    其實我們一般人對於我們現在整個世界了解的並不是很多,科學家們就把世界分為了多個維度,而我們現在就生活在三維空間裡面,像我們看到的事物大多都是立體的存在,但是我們對於其他的維度並不是很了解,有的人說螞蟻就生活在二維空間,因為我們能夠看到小螞蟻的存在,但是螞蟻卻看不到我們。
  • 人類是否已經找到宇宙的邊界?聽完科學家的解釋恍然大悟
    可是隨著人類科技的快速發展,當我們走出地球之後,站在太空中再回頭看地球,才發現,地球是有大小和邊界的,直徑約為12756千米。這就是認知的不同,因此,站在科學的角度,大部分的科學家認為宇宙也是有大小和邊界的,那麼宇宙的邊界在哪裡?它的直徑又達到了多少呢?現在的宇宙對於人類來說,就如同古人站在地球上看地球一樣,浩瀚廣闊,無邊無際。
  • 這個例子可以解釋超光速現象,科學家:相對論無法否定超光速
    宇宙一詞自古以來就是人類無比嚮往的神聖之地.隨著科學的進步,人類已經初步具備探索宇宙的能力,當然這種能力僅僅局限在一定的區域,如果人類想要全面探索宇宙,那麼人類勢必要以光速或者超光速運動才能在有生之年內探索完宇宙.
  • 科學家的解釋讓你恍然大悟
    科學家的解釋讓你恍然大悟現在隨著科技的快速發展,人類也把探索的目光放在了宇宙當中,科學家們經過長時間對於宇宙的探索研究,發現在宇宙當中有很多神秘的現象和天體,而在科學家對於宇宙的探索中發現的最為神秘的天體,那就是黑洞。
  • 宏觀和微觀存在明確的界限嗎?聽完科學家的解釋恍然大悟
    可以說,量子力學的出現把物理學帶入了一個全新的領域,同時刷新了人類對宇宙本質的認知,也讓眾多科學家對宇宙的本質產生了懷疑。愛因斯坦這樣偉大的科學家,直到去世前都在尋找「大一統」理論,因為相對論和量子力學這兩大人類物理學基石存在矛盾,無法互相解釋。
  • 超光速現象如何解釋,相對論是錯的?愛因斯坦很偉大,科學需進步
    事實上,科學家們在宇宙中觀測到了很多超光速事件,並且已經確定這些速度確實超過了光速,這是什麼原因呢?難道愛因斯坦的相對論是錯誤的嗎?其實相對論並沒有錯, 或者說我們只是錯誤的理解了」光速無法被超越」這一概念.那麼我們到底該如何理解這句話呢?
  • 聽完科學家的答案恍然大悟
    聽完科學家的答案恍然大悟地球上能夠孕育出生命,真是不可思議。要知道在浩瀚的宇宙中,目前只發現了地球存在生命。很多人都曾思考過這樣一個問題,生命是什麼?生命是如何誕生的?雖然目前咱們的科學已經進步了許多,但現在仍然無法解釋出那些問題。通過現有的知識儲備,我們只知道最初的生命形態是單細胞,經過漫長的進化和演變,才有了較為複雜的生命和高智慧的人類。可是最初的單細胞又是怎麼產生的?
  • 黑洞噴流——無法解釋的超光速現象
    我們現有的物理體系,認為光速是宇宙的極限速度,任何東西的傳播速度都不可能超越光速。但是,在我們對宇宙的了解逐漸加深的同時,我們也通過真實的觀測和研究,發現了宇宙中無法解釋的超光速現象。噴流是天體噴射出的定向、狹長、高速物質流,被稱為「宇宙火柱」。宇宙中很多星系的中心都存在巨大黑洞,當周圍的天體物質落入黑洞時會噴射出火焰般的噴流。在梅西埃87號星系的核心位置,有一個巨型黑洞,它的質量是太陽質量的65億倍。在2012年和2017年,天文觀測者錢德拉(Chandra)追蹤了位於黑洞附近900到2500光年的兩個X射線結的運動。
  • 科學的盡頭真的是神學嗎?聽完科學家的解釋恍然大悟
    於是出現了很多的神話傳說,在社會傳說中,神是無所不能的,神創造了萬物,創造了生命,創造了這個世界。隨著人類文明的快速發展,數百年前走進了科技時代。當科學逐漸走進人類文明之後,自然界的很多事物可以用科學來得到解釋,於是過去的神創論就不攻自破了。可是後來一些偉大的科學家提出了這樣一個觀點:科學的盡頭是神學。
  • 還有比光速更快的超光速存在嗎?
    事實也證明,在地球上,在我們日常生活中,的確找不到有比光速更快的運動物體。問題是,在地球上沒有,不等於說在茫茫宇宙中也不存在,比如現在大家都比較相信,宇宙仍然在不停膨脹,而且膨脹的速度遠超光速。我們可以想像一下,在基本粒子世界裡,會不會有超光速現象呢?
  • 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。
  • 聽完科學家的解釋明白了
    但是這個速度到了太空中那只能是龜速,太慢了。宇宙浩瀚巨大,無人知道宇宙的邊界在哪裡,而在宇宙中的距離是以光年為單位的,光速自然成為人們想要達到甚至是超越的一個夢想。即使宇宙飛船的速度達到光速,我們能探索到達的宇宙範圍也是極其有限的,而要真正在宇宙中自由馳騁,速度一定要超越光速才行。那麼光速可以超越吧嗎?
  • 為什麼宇宙和生命體如此相似?聽完科學家的解釋恍然大悟
    宇宙浩瀚廣闊,有著無數的天體,無數的奧秘,對於宇宙的來歷,現代科學主流觀點是來源於奇點大爆炸,在大約138億年前,一個奇點突然爆炸,其內部的物質向外噴射而出,宇宙也同時以超光速的速度向外膨脹,於是宇宙就誕生了。
  • 我們的「目光」是超光速嗎?看到的宇宙星空都是虛像?
    宇宙中存在超光速的現象嗎?自從愛因斯坦提出「光速不變」「真空中光速最快」,很多人包括很多科學家都期望著從這一點來推翻愛因斯坦的相對論,但相對論已經提出100多年了,引力波被發現了、黑洞也被發現了,時間膨脹效應也被證實了,但目前唯獨沒有人用超光速來推翻相對論。但是超光速真的不存在嗎?
  • 聽完科學家的認真分析後恍然大悟
    愛因斯坦提出了相對論,提出了有質量的物體,它的速度只能無限接近光速而無法到達,宇宙中唯一能夠達到光速的物質是光子,原因就是光子沒有質量。因此我們觀測到的星空深處的天體或其它宇宙現象,其實都是過去的情況而不是現在的。比如我們觀測到5000光年外的超新星爆發,其實是5000年以前的景象,原因就是光子從5000光年外到達地球需要5000年。
  • 木星氫氣含量達90%,用火能點燃嗎?聽完科學家的解釋恍然大悟
    《流浪地球》上映後引起了人們強烈的反響,不少天文愛好者開始解讀影片中提到的一些天文詞語,比如氦閃,紅巨星等。其中有關木星大氣被點燃的探討非常多,有人提出了這樣一個問題:木星氫氣含量達90%,用火能點燃嗎?可能不少朋友看完《流浪地球》中用空間站的爆炸成功將木星大氣點燃,認為現實世界,我們也可以將木星大氣點燃,事實真的如此嗎?
  • 神秘的宇宙存在4種神奇的現象,每一個都讓科學家感到驚詫
    那麼在科學的世界裡,是否存在不可思議的超光速現象呢?答案是肯定的。在宏觀的層面上,目前我們只看到了宇宙膨脹的速度超越了光速。而在微觀的世界裡,也有一種遠超我們想像的超光速現象,那就是量子糾纏。在量子的世界裡,有許多超出我們認知的現象,量子糾纏就是其中最具有代表性之一。在地球上由於距離有限,信號之間的傳輸可以做到即時通訊。
  • 聽完科學家的解釋恍然大悟
    原因其實很簡單,相對論和量子力學之間「存在矛盾」,有一些特殊的物理現象,我們目前還沒辦法解釋,一旦想要衡量的物理量達到了一個「十分大」或者「十分小」的程度時,我們的物理知識就會出現偏差,例如我們都知道宇宙中最快的速度是光速,但是宇宙本身膨脹的速度,就是超過光速的,這是因為宇宙本身太過龐大,膨脹一秒鐘製造出來的空間遠比,光速飛行一秒的時間要長