如果你想問宇宙中最快的速度是什麼,我相信幼兒園的孩子都知道「光」是最快的速度。也是因為光是最快的速度,所以光年通常被用作宇宙尺度中的距離尺度。此外,經過多年的實驗研究,「光速不能超過」和「真空光速不變」已經成為公認的事實。
但是你知道嗎,事實上,從某個角度來看,光速並不是宇宙中最快的速度,許多速度實際上超過了光速。為什麼會這樣?這是否意味著法律中存在「光速不能超過」的錯誤?
事實上,這部法律並沒有犯任何錯誤,但人們對這部法律的理解卻犯了錯誤,這也可以說是不夠的和深入的。
然而,說到光速,我們必須提到一位改變了世界的科學家阿爾伯特·愛因斯坦(Albert Einstein),他打破了固有的時空觀,打開了理解宇宙本質的大門。
在愛因斯坦之前,人們普遍認為光沒有所謂的「速度」。它通常在一瞬間到達一個地方。與此同時,人們也相信宇宙是一個無窮無盡的空間。然而,由於愛因斯坦的出現,所有傳統的認知都被打破了。
他的相對論讓人們對光速和宇宙有了新的理解。更重要的是,經過近百年的實驗研究,它也證明了相對論的準確性、適用性和權威性。
既然相對論是正確的,「光速不能超過」和「光速真空不變」是其核心內容,那麼為什麼宇宙中存在超光速現象呢?相對論中還有一些漏洞或錯誤沒有被發現嗎?
事實上,相對論只定義了具有「質量」的物體。對那些宇宙中沒有質量的人來說,相對論當然不適用於他們,所以相對論沒有錯。
說了這麼多,我相信每個人都很好奇宇宙中存在什麼樣的「超光速」現象。讓我們看看他們,看看你知道多少。
第一:大爆炸的時刻
根據數百年來對宇宙的研究,科學家從許多細節中發現了一個驚人的事實:現在的宇宙起源於100多億年前的一次爆炸,爆炸前宇宙是一個密度、質量和體積無限的點。科學家稱這一點為「奇點」。
在這個宇宙起源的爆炸中,爆炸瞬間的速度比光速快得多,因為空間和時間的概念只是在爆炸瞬間產生的,而「光速」只是在爆炸瞬間產生的空間中的一個小把戲。科學家已經將這一現象變成了「地平線之謎」。
當然,儘管宇宙形成那一刻的複雜性已經完全超出了人類的認知,因為光速本身就是空間中的一個定義,與相對論沒有衝突。
第二,宇宙的膨脹速度
從哈勃對「紅移現象」的觀察中,人們開始知道宇宙正在膨脹,但我相信許多人並不知道宇宙的膨脹速度可以說遠遠落後於光速。
科學家如何知道宇宙的膨脹比光速快得多?事實上,這很簡單。根據大爆炸理論,宇宙自誕生以來已經有138億年了,但是根據觀察,目前宇宙的可觀測直徑約為920億光年。
如果膨脹速度小於或等於光速,那麼顯然可見直徑不會超過920億光年,所以唯一的解釋是宇宙的膨脹速度比光速快得多。
當然,就像上面的例子一樣,因為空間本身沒有任何質量,它的膨脹速度超過光速並不違反相對論。
第三、量子糾纏效應
現在大多數人知道量子糾纏有兩個原因。第一,在量子研究領域,我國一直走在世界前列。第二,在近年來的災難科幻小說《三體》中,使用量子糾纏進行通信的量子糾纏和情節描述已經很多次了。
那麼什麼是量子糾纏呢?事實上,這很容易解釋。假設宇宙中有兩個糾纏的粒子,即使兩個粒子相距無限遠,只要一個粒子做一些動作,另一個粒子就會忽略距離的影響,毫不延遲地同步另一個粒子的動作。
因為距離的關鍵因素可以忽略,所以從稍微放鬆的角度來看,量子糾纏也是一種超光速現象。
第四,穿過蟲洞
自從愛因斯坦和內森·羅森(nathan rosen)完善了蟲洞理論後,許多科學家把一生都獻給了這個看似科幻的理論,因為它對人類文明至關重要,甚至可以確定人類文明的上限。
當然,如果我們看不到任何成功的可能性,只停留在理論上,許多科學家就不會把一生都奉獻給它。正是因為我們看到這個科幻理論有成功的希望,我們才吸引了許多科學家一個接一個地為之奮鬥。
經過半個多世紀的研究,科學家們認為,為了創造一個連接宇宙中兩個地方的蟲洞,必須摧毀某個空間的穩定性或者扭曲某個空間,才能成功。
然而,由於科學技術水平的限制,雖然看到了這一理論成果的可能性,但它仍然是一個理論,因為它不能被檢驗和實施。
另一方面,穿越蟲洞是一種比光傳播得更快的現象的原因實際上是眾所周知的。例如,宇宙中有兩個相距2光年的AB點。現在他們之間建立了一個蟲洞,只需5天就能穿越這個蟲洞。從某種意義上說,這確實是一種比光傳播得更快的現象,因為最初「光」需要2年才能傳播,但現在只需要5天就能完成。值得一提的是,這和相對論之間沒有衝突,因為它沒有直接給車輛超越光速的速度,而是以另一種方式改變空間結構,從而獲得與超光速相同的結果。
看到這裡,我相信有些朋友已經發現,上面列出的四種超光速現象幾乎都與空間有關,並且沒有與相對論相反的傳統意義上的超光速現象。當然,目前沒有發現並不意味著沒有,畢竟人類對宇宙的研究才剛剛開始,宇宙中還有許多事情科學無法解釋,等待著人類揭開他們神秘的面紗。