光速最快,那最慢的速度是什麼?能有多慢?

2020-09-04 快樂的兔子2020

我們常說光速是宇宙中最快的速度,其實關於宇宙中極限速度的原話,已經被我們傳來傳去,以至於簡化到了錯誤的地步,其實正確的說法是:宇宙中信息傳播最快的速度等於真空中的光速。也就是說,宇宙並沒有限制最高速度,而是以信息為載體的粒子,當然也包括光子,在宇宙中的最高速度不能超過299792458米/秒,所以宇宙中就存在一些不傳播信息的高光速現象,例如:量子糾纏啊、宇宙加速碰撞啊、甚至你也可以認為還有人的思想。



以上這些都是典型的超光速現象,而且比光速要快得多,但它們並不違背現實中的物理學,因為不管它們以對快的速度運動,都不能傳遞任何信息。即使你的思想能瞬間想到銀河系、然後又瞬間回到地球,但你要想把你的想法告訴別人,最快的方式就是打電話了吧,但這也低於光速。了解了宇宙中最快的速度,我們接下來就說,宇宙中最慢的速度!



要說最慢的速度!其實就是要在宇宙中找出一個絕對靜止的物體,這樣的物體存在嗎?還確實存在,大爆炸就給宇宙一個在本地空間區域內普遍的靜止參考系。

你可能會想,我要是相對於周圍的一切物體都靜止不動,那這不就是0速度了嗎?這應該就是最慢的速度,確實你只要待家裡不動,你相對於你的身邊的床、桌子、房間、附近的樓都是靜止的,但是在街上行駛的汽車和人,會認為他們沒有動是你的在動,其實他們的說法也是正確的,因為運動是相對的,取決於你所選的參考系。



如果以地球為參考系,我們就是靜止不動的,但是在太陽系的尺度上,地球不僅在自轉還在不停地公轉,其中自轉速度在赤道處達到了1700公裡/小時,這個速度乍一看很快,其實並不快,換算成秒就變成了0.5公裡/秒,而且在太陽系中有很多的行星都比地球自轉要快。除了自轉地球還在繞著太陽以30千米/秒的速度公轉,這個速度要比自轉大得多。以上只是在我們的太陽系。



如果放在銀河系尺度上,太陽也不是靜止不動的,他也會以220公裡/秒的公裡繞銀河系中心轉動,所以選取不同的參考系我們的運動速度以及方式是不一樣的。下圖就是我們在銀河系中的運動。



那麼銀河系呢?他除了自轉以外是靜止不動的嗎?也不是,銀河系也會受到附近星系、星系群和星系團的引力影響在宇宙中運動!其他星系也會因為引力的原因都在運動。

所以到了星系的尺度,我們選取不同的星系作為參考系,那麼銀河系的運動情況就是不同。所以我們要想知道銀河系究竟在宇宙中是怎樣運動的,那麼我們就要找到對所有星系所在空間來說絕對靜止的參考系。



上個世紀我們認為,宇宙中充斥著一種絕對靜止的物質,它是光傳播的媒介,最後麥可遜-莫雷通過觀察地球相對於以太的運動對光速傳播的影響,證實了絕對靜止的以太是不存在的,光在空間的傳播是不需要任何介質的。現在我們就要再次找到一種充滿全空間的「介質」,它們作為一個整體相對於本地空間區域內的一些物質都是靜止的。

相信你已經想出來是什麼了!它就是宇宙大爆炸留下的餘暉:微波背景輻射。它是宇宙誕生後發出的第一縷光,並且均勻地充斥著全宇宙的空間,任何物體的運動都會穿過微波背景輻射。



我們在剛發現這種原始的波動時,由於當是測量設備的局限,發現微波輻射的波動在全天空都是一樣的溫度,大約在3K左右,並沒有發現任何波動。隨著後來WMAP衛星和普朗克衛星的升空,我們將微波背景的溫度精確到了2.725K。並且發現了其中大小尺度上的微小波動,大約為100微開爾文。並且還發現了以下的異常:



微波輻射在全天空的範圍內表現出了,一半熱一半冷的情況!紅色部分是2.728 K,而藍色部分是2.722 K,中間溫度相差了0.006K,雖然很小但是比平均波動大了近100倍。這種異常的現象,絕對不是宇宙真的是一半熱而另一般冷。造成這種現象的原因正是由於我們地球、太陽系、甚至是星系在宇宙中運動的結果。我們知道都卜勒效應,向光源移動的時候,光的能量就會增加,遠離時能量就會減小。通過都卜勒效應,我們也計算出了,地球相對於微波背景輻射的運動速度為627±22千米/秒。

這是速度也是地球相對於整個宇宙空間的淨速度,不管之前地球在太陽系、銀河系、本星系群、星系團中以怎樣的速度運動,它相對於宇宙就是這個速度。



那麼微波輻射充斥著整個空間,它相對於整個宇宙就是靜止的,所有的星系都在相對於微波背景運動,而微波背景相對於所有驚喜都是靜止的。當然宇宙也在膨脹,但微波背景也會跟著整個空間一起膨脹,雖然微波背景自身在不斷的變大,但作為一個整體是靜止的。除非存在多元宇宙,而我們的宇宙也有自旋,也在一個更大的母宇宙中運動。但這只是猜測,並沒有證實,我們也沒有發現我們的宇宙在整體運動。

所以綜上所述,微波背景作為一個整體,它是靜止不動的,而且可以作為宇宙中一個普遍的靜止參考系。告訴我們地球在宇宙中是怎樣運動的。這裡我在強調一點,微波輻射中的光子也在以光速運動,上面說的是整體的微波背景。


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