世界上速度最快的東西,竟然能超光速十倍?

2020-11-24 網易新聞

自愛因斯坦的相對論發表以來,人類前進的腳步和思想就被死死地限定在一個數值上——光速。

由於質能等價,物體運動速度越接近光速,質量就會變得越來越大,要再將它加速就需要更多的能量,所以它的速度永遠不可能達到光速,因為那就意味著物體的質量將變得無限大,必須要有無限的能量才能做到。

即使宇宙大爆炸重新來過,估計我們也不可能找到足夠的能量來加速一個小小的物體,使之達到光速,所以要想超光速,還不如去研究永動機。

不過在已知宇宙中,還是有兩個速度是超過光速的,一個是宇宙誕生時的暴脹速度,一個是遙遠的星系,正在以超光速遠離我們而去。

這點和相對論並不矛盾,相對論限制的是物體在空間中的運動速度,並不包括空間自身膨脹,就像你在馬路上行走,你的速度可能只有1米/秒,但馬路要是以光速在膨脹的話,bia的一聲,你就超光速了,只是要注意,不要扯著蛋了 。

那麼宇宙中究竟有沒有實際存在的物體,其運動速度超過光速的呢?

以前看到有人說,如果拿著一根30萬公裡長的棍子,一端以大於1米/秒的速度旋轉,另一端不就超過光速了嗎?不過即使齊天大聖來了,估計也揮不動這麼長的金箍棒。

從這個故事裡筆者想到了脈衝星,一種直徑約20-40公裡,質量卻比我們的太陽還大2倍左右的中子星。

已觀察到的脈衝星,最快的是Terzan 5ad,每秒鐘要旋轉716轉,它表面物質的速度是不是超過光速了呢?

這個想法令人振奮,結果卻令人氣餒,按40公裡直徑計算,它表面上任意點的速度為90000千米/秒,也只能達到光速的30%。

有沒有脈衝星,其表面物質的運動速度可以超過光速呢?

如果Terzan 5ad的直徑達到133公裡,或者旋轉速度超過2400轉,愛因斯坦的相對論就要完蛋了。

不過這樣的脈衝星似乎永遠也不會有,因為脈衝星是大質量恆星坍縮形成的,直徑再大就會坍縮成黑洞,而旋轉超過1500轉,它就會被離心力撕得粉碎。

世界真是殘忍,一環扣著一環,你的願望永無可能實現。不過由於脈衝星質量極大,表面速度極快,時間膨脹效應明顯,人們倒是可以利用它穿越時空去未來旅行,只要你能經受它表面強大的重力和極高的溫度。

看來在宏觀世界上我們是找不到超光速的候選者了,那麼微觀世界呢?

據說當初電子自旋的發現者,荷蘭萊登大學兩名不知「天高地厚」的學生,烏侖貝克和古茲密特,把他們關於電子自旋的論文拿去給著名大師洛侖茲看,洛侖茲幫他們計算了一下,如果電子在自旋的話,表面的速度將達到光速的10倍,嚇得兩個年輕人花容失色,心急火燎趕回學校要撤銷那篇論文。

不過悲劇了,他們的老師已把論文寄出去了,只好安慰他們說,年輕人,幹點蠢事沒關係。

後來事實證明這不是蠢事,電子確實在自旋,不過它的自旋並不是我們平時想像的行星那種自轉,它要轉兩圈才會回到同樣的位置。

腦洞太大,不好想像了,意思大約是它自轉一圈要720度吧,不知道現實生活中你看到過轉一圈要720度的東西沒有?

不過人類的實驗觀察手段無法深入到電子層面,電子的自旋被描繪成它的自秉屬性,誰也沒法想像它究竟怎麼旋轉的,至於它的表面超光速問題也就不了了之了。

所以,電子自旋表面速度超過光速算是一個疑案嗎?

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