當一個物體超過光速時,會有什麼現象?
我們知道,按目前的理論,在這個宇宙沒有什麼比光速更快。那麼假設一個物體的速度超過光速,你能看到它嗎?
其實你可以在它剛剛經過你身邊後看到它,但當它朝你的方向發展時,即使它在你的視線裡,也不會看到!如果物體假設比光速快,那麼從物體到眼睛的光線到達將被延遲。在現實生活中,如果有這樣一個快速移動的物體,它可能會因為大腦的處理時間限制而留下藍色紅色模糊的外觀,而從它發出的超瞬變藍紅色的光將是由於都卜勒的變化,如下文所述。
當它穿過你或剛剛穿過你的時候,你會首先看到藍移光靠近你,這是由於縮短波長,增加了光頻,導致接近物體的都卜勒藍移。然後,當它從你身邊退去時,你會看到紅移的光,這是由於一個後退的物體都卜勒紅移而導致波長的拉伸,光的頻率降低,到達你的時候,也會導致一個分割的圖像出現雙向發生!圖像將是模糊的。一種更簡單的表述方法是,你會看到從物體到達的藍移光,而離開的紅移光從物體上轉移到物體,在物體經過後,會導致一個相反方向的分割圖像。這類似於超音速噴氣式飛機的一種情況,它超過了聲速,當它經過你時你沒有聽到它,但是你聽到它經過你後的咆哮聲,聲音比它的身體更晚到達。理論上,物體越快越快,物體越遠。
當能量粒子(如中微子)從深太空或反應堆內以光速或極接近其速度進入深空間或從反應堆內以其速度比該介質中的光快時,光在介質和同一介質中(如核反應堆中的水)中減慢,那會發生什麼??然後,來自這些粒子的光會被延遲,類似的,它將處於藍色光譜的位置,這是一個真實現象,被稱為「切倫科夫輻射」,它是以1958年諾貝爾物理學獎獲得者、俄羅斯偉大物理學家帕維爾·切倫科夫(PavelCherenkov)為名字命名的,他發現了這種現象,這也是1987年從深空到達中微子的基礎,當時人們認為以前是無質量的中微子被發現有非常小的質量。中微子的發現又在1988年獲得了諾貝爾物理學獎。眾所周知,「某些類型」的中微子被認為是「無質量粒子」(如光子)的行為,以光速傳播,然而中微子有一個很小的質量!這是一個非常模糊的粒子和相對論物理領域,沒有人發表聲明!但是,對於質量較大的東西來說,這是怎麼可能的??中微子能變成「無質量狀態」嗎?這樣做不違反愛因斯坦的狹義相對論??
答案來自狹義相對論本身和愛因斯坦的質能方程。中微子很有可能在長時間的星際旅行中,按照愛因斯坦的質能等效關係轉化為能量形式,在那裡它們的行為更像「無質量粒子」,比如我可以推測的光子。我們還不知道質量很小的粒子是如何與生俱來轉化為能量並表現為「無質量粒子」的,比如光子,它們是如何「知道」做到這一點的,也不知道它們是如何被自然「編程」來實現的?假設發生了這種情況,並且這裡似乎是一種自然驅動的機制,那麼質量很小的粒子可以按照質量-能量方程轉換成能量,從而能夠像「無質量粒子」一樣行為,也可以像光子一樣行為!而光子的速度是宇宙中的極限。
如果一個物體以比「c」更快的速度在空間中移動,那麼這個物體就不能與任何物體發生任何相互作用,這包括光,也包括這個物體所組成的所有粒子,這意味著不僅這個物體基本上是不可見的,因為光子不能與它相互作用。
但是你離光速越近,你的時間就越慢,把它想像成宇宙在試圖補償你的速度,所以光速相對於你以「c」的速度移動,通過減慢你的時間來達到這一目的。這意味著,即使你真的靠近「c」,你也會變得非常慢,即使光應該只移動「c」的1%到前面(或者至少「應該」根據人們認為應該發生的事情),光仍然會相對於你在「c」處移動。
這就是為什麼你連「c」都達不到的原因,很簡單,即使你有足夠的能量加速數十億年,不管你加速,速度總是相對於你的「c」移動,對於一個外部觀察者來說,你的時間會變得非常慢,即使你以99.99%的光速移動,你的加速度很小,你要花幾十億年才能移動得更快一點,因為你的時間(和你的引擎的時間)比一個相對於你移動的空間是靜止不動的觀察者來說變得如此緩慢。
如果你試圖用一個「外部」(非移動的)引擎來加速一個物體,當你的物體加速時,它會呆在原地不動,那麼,同樣的情況發生了,物體的時間變得如此緩慢,以至於你的能量幾乎不再影響它了,這就是為什麼即使粒子加速器也不能像大型強子對撞機那樣使用200兆瓦,也不能推動單個粒子朝「c」方向移動。
因此,你不能讓物體在空間中的移動速度比光速快,即使你可以,它也意味著比因果關係移動得快,這意味著它將停止存在,即使它能夠自我維持,它也不會再與光相互作用。