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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。