宇宙中有哪些比光速快的現象?

2021-01-15 指尖科技說

愛因斯坦相對論的認為:任何有質量物體的移動速度都不可能超過真空中的光速。這就是光速的不可超越性,它針對「有質量」物體的移動速度。但我們不甘心,為了研究超光速,又到底有沒有那種,不考慮「有質量」和「移動」,僅考慮兩個物體的之間的關係,比光更快的現象呢?答案是有的,而且人類可能從這些現象中受到很大啟發。

先說四種已存在的比光跟快的現象:

1.量子糾纏

量子糾纏的解釋:在量子力學裡,當幾個粒子在彼此相互作用後,由於各個粒子所擁有的特性已綜合成為整體性質,無法單獨描述各個粒子的性質,只能描述整體系統的性質,則稱這現象為量子纏結或量子糾纏(quantum entanglement)。量子糾纏是一種純粹發生於量子系統的現象;在經典力學裡,找不到類似的現象。

量子糾纏

簡單來說,就是量子之間形成相互影響,一個量子的狀態發生改變,另外的量子也會跟著發生對應改變,這種現象就是量子糾纏。而實驗發現把兩個量子的距離拉到很遠,這種現象仍然有效。量子糾纏中兩個量子相互影響的速度,也就是一個量子狀態改變後,另外一個量子隨之發生對應改變的速度,是光速的幾萬倍。量子糾纏的原理仍然是科學界一個謎團,但量子糾纏的高度保密性、遠超光速等特性讓人類對它的研究沒有斷過。目前我國在量子糾纏領域處於領先地位,我國首次在「墨子號」衛星上實現地星雙向量子糾纏,甚至實現了距離達7600公裡的洲際量子密鑰分發,並利用共享密鑰實現加密數據傳輸和視頻通信。

複雜量子糾纏

2.電磁波的相速度

我們知道光具有波粒二象性,光既有粒子的特性,又有波的特徵。而從波的特徵來看,波的傳播不是單純一條直線傳播,而是傳播的時候有波峰和波谷。用一個形象的比喻,光的傳播就像電鑽頭一樣,電鑽頭前進的速度是光速,而相速度,就是電鑽頭旋轉的速度。電鑽頭向前沿直線走,而旋轉的相速度不是直線卻能在光的方向跟光一樣快,所以相速度超光速。但相速度超過光速只是一種非物質的速度現象,也就是說相速度僅僅是光傳播時的現象特性,不可傳遞信息。所以也不違背相對論!

光的相速度

3.宇宙膨脹

天體的普遍紅移現象,表明宇宙一直在膨脹,科學家推測宇宙的膨脹速度超過光速。這個理論的其中一個結果,是我們能看到的宇宙只是宇宙第一部分,我們看不到的宇宙的部分可能由於他們的光線比宇宙膨脹速度慢,而永遠無法到達我們這裡。隨著宇宙膨脹,未來我們能看到的宇宙可能會越來越少。也許我們能看到天體之間很多部分都是黑的,就是因為那些地方的光線的速度比宇宙膨脹速度慢,那些光線已經永遠無法到達地球。宇宙膨脹是空間膨脹,不直接牽扯到物質,所以這種光速不違背相對論。

宇宙膨脹

4.邏輯現象的速度

如果我把一雙手套隨機放到兩個相同的盒子裡。不打開盒子,我是不知道左手套在其中哪一個盒子中。如果我把一個盒子放在地球上,另一個盒子帶到火星。當我打開地球上的盒子,發現為右手套。那我同時就知道遠在火星上的盒子為左手套。從速度來看,火星之間的最近距離,光需要走183秒。而我們在知道第一隻收到是哪一隻的時候,立刻就知道了火星上是另外一隻。這個距離和時間算出來的速度,超過光速。但是這種僅僅是邏輯現象的速度,只是思考兩個物體的關係,並非直接的物理學現象。所以對了解超越光速意義不大。

邏輯上超光速

除了上述四種自然現象之外,在特定境況下,粒子可能超越光速:

如光在水中傳播的時候,光速只有真空光速的75%。而微觀粒子在水中傳播的速度可以超過光速。當粒子在水中傳播速度超過光速的時候,會產生光爆效應,肉眼看起來會形成類似煙花爆炸時的持續光束。光爆效應的原理是什麼?跟飛機超音速飛行產生音爆類似,當飛機飛行速度超過音速,飛機所發出的疏密狀的音波無法跑到飛機前方,所以就全部疊在機身後方,形成了圓錐形狀的音錐和強烈的像爆炸一樣的聲音,這個聲音就是音爆。

水中光速只有真空光速的75%
水中電子速度比光快時發生光爆

另外還有幾種理論上超光速的現象:

蟲洞:

蟲洞是把三維空間進行扭曲,在讓很遠的距離,通過很近距離就可以達到的一種方式。就好像把一張紙彎曲,把紙上的兩個點靠近,在三維空間中兩個點靠近了,但是在二維空間中,兩個點仍然有距離。蟲洞還被認為可以進行時空穿梭,可以回到過去走到未來,於是人們對它的特別嚮往,但人類迄今為止還沒有條件做蟲洞的實驗。

蟲洞對空間的摺疊

曲速引擎:

曲速引擎也叫曲率引擎。是一種運用空間翹曲實現加速最終可以達到超過光速的裝置。愛因斯坦相認為引力是空間扭曲造成的,也是利用產生引力類似的原理,進行空間扭曲。先在曲速飛行器周圍製造人工的空間氣泡,然後把飛行器前後空間進行扭曲,從讓飛行器相對外部空間移動,這種移動由空間扭曲造成,所以跟相對論也不矛盾,並可以超越光速。曲速引擎最初從科幻小說中被構思出來,但具體的曲速引擎實現的原理,至今沒人公布出來。據說種技術在國外已經有科學家在研發。

曲速飛船

愛因斯坦給了人類光速不可超越性這個邊界,但邊界總是用來突破的,人類的認識就總在突破邊界,總是通過一個邊界的思考找到另外一個邊界。關注指尖科技說,我們和您一起去尋找到世界更多的邊界。

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    如果一個物質可以跑得比這三個粒子還快,那麼這三個力都追不上這個物質,怎麼能將這個物質結合在一起呢?宇宙是存在因果規律的,如果物質可以超光速,那麼就違背了該規律,則整個宇宙將完全亂套了,所有的物質將會分崩離析。看到這裡,小夥伴們可能要接著問了,如果這樣說的話,在宇宙中,光速豈不是最快的?
  • 四個宇宙現象超越光速
    所以理論上,物體以超光速運動時,也會產生類似「光爆」的現象。其實,在日常生活中,這種光爆現象肉眼可見。它被稱為「切倫科夫輻射」,在核反應堆內部呈藍光。切倫科夫輻射之所以發光,是因為反應堆堆芯被置於水裡,以保持冷卻。在水裡,光速是真空光速的75%。然而,堆芯內部反應產生的電子在水裡的運動速度比光快。在水、玻璃等介質中,當粒子運動速度超過光速時,會產生類似音爆的衝擊波。
  • 科普:有4種宇宙現象的傳播速度比光速還快,你知道嗎?
    愛因斯坦的狹義相對論把質量和能量永遠地聯繫在一起,在簡單的基本方程E = mc2中。這個小方程式預測,任何物體都不能像光速一樣快,或者更快。人類有史以來最接近光速的是強大的粒子加速器,比如大型強子對撞機和粒子加速器。這些巨大的機器加速亞原子粒子的速度超過光速的99.99%,但是正如諾貝爾物理學獎獲得者大衛·格羅斯解釋的那樣,這些粒子永遠不會達到宇宙速度的極限。
  • 光速並不是宇宙中最快的速度,而這些東西都超越了光速
    在茫茫的宇宙當中存在著許多神奇的事情,星系之間相互融合,形成更大的星系團。每一顆恆星消亡的時候會產生耀眼的光芒(這裡面釋放了大量的氧、氖、鈉、鎂等多種生命元素)。宇宙中的黑洞能夠吞噬周圍的一切,包括光。我們都知道光的速度是非常快,那麼在如此浩瀚的宇宙當中有沒有一種速度可以超越光速?
  • 比光速還快,科學家發現宇宙超光速現象,極為震撼!
    光速的概念應該是在阿爾伯特·愛因斯坦提出相對論之後,很多科學家們才對這個光的速度進行研究。因為愛因斯坦的相對論幫助人類打開了宇宙的大門,使得人類有基礎的科學理論的支持去研究更為深入的宇宙奧秘。在愛因斯坦之前,人類知識覺得光時瞬間到達一個地方的,其是沒有速度的。
  • 光速是宇宙中最快的?目前已有3種超光速存在,究竟哪個更對?
    誰說真空中光速最快?目前,大部分人都認為宇宙中最快的速度是光速,但這種說法是誰說的呢?相信很多人都會說是愛因斯坦。但實際上,愛因斯坦只是在他的著作《相對論》中提到了2個關於光速的說法而已,如下:第一:一切有靜止質量的物體所能達到的速度極限不能超光速;第二:宇宙中信息的傳遞速度不能超光速,但可以等於光速。
  • 愛因斯坦說光速是宇宙中最快的,為何有人認為引力波超光速?
    我們都知道光速是宇宙中最快的速度,在愛因斯坦的相對論中,愛因斯坦曾經多次提及不可能存在比光速還要快的物體,根據實驗,光的速度約為30萬公裡/秒,不過即使人類日後可以實現光速飛行,也沒有辦法真正的去往宇宙中任何一個地方。
  • 光速是宇宙中最快的速度嗎?其實它早已被打破,超光速早就出現了
    看到這裡,可能有人會說了,宇宙浩瀚廣闊,光現在人類可觀測的宇宙範圍已達930億光年,如果物體的速度極限是光速,那人類將永遠也不可能走遍宇宙,那人類現在發展科技,探索宇宙還有什麼意義?不管我們的科技實力有多麼強大,一個光速就限制了人類,我們只能在太陽系附近有限的範圍內活動。
  • 宇宙中有比光速還快的速度嗎?量子物理學家:量子糾纏比光快得多
    愛因斯坦的相對論認為:宇宙中沒有什麼東西的速度可以超過光速,光速是宇宙中最快的速度。但是量子物理學家卻不這麼認為,他們認為有一種速度就超過了光速,答案就是量子糾纏。什麼是量子糾纏呢?量子糾纏的意思就是兩個相關聯的粒子,無論他們相距有多麼的遙遠,當撥動其中的一個粒子,另一個粒子會不可避免的瞬間作出相應的改變。打個比方:有兩個相關聯的粒子,如果把一個粒子放在地球上,另外一個粒子放在太陽上,甚至是宇宙的盡頭,如果在地球改變這個粒子的狀態,另外一個粒子幾乎就在同時作出回應。這聽起來是不是非常的不可思議?認為這個只是科學家天馬行空的想像?
  • 光速是宇宙中最快的速度?快醒醒,這3個速度就碾壓了光速!
    文/行走天涯 光速是宇宙中最快的速度?快醒醒,這3個速度就碾壓了光速! 光速一直被無數人認為是宇宙中最快的速度,原因也非常的簡單。
  • 宇宙中最快的速度不是光速
    在動物世界中我們經常可以看到獵豹追跳羚的畫面,比這個跳羚跑得更快的就是它的天敵,也就是這個陸地上跑得最快的動物「獵豹」。獵豹的速度能達到每小時112公裡,獵豹的這個體力也相當好,它維持一百公裡每小時的速度可以維持二十秒以上,20秒已經跑出五六百米了,獵豹跑一百米只要3秒。
  • 宇宙中最快的速度不是光速
    在動物世界中我們經常可以看到獵豹追跳羚的畫面,比這個跳羚跑得更快的就是它的天敵,也就是這個陸地上跑得最快的動物「獵豹」。這個宇宙中我們目前已經觀測到最快的速度是光速,光速度是每秒三十萬公裡,每小時十億七千九百二十五萬二千四百八十九公裡。在天文學上有一個非常重要的距離單位叫做光年,就是光走一年的距離,大概九兆五千億公裡。