迄今為止唯一已被證實的超光速現象,在1934年就已經被科學家發現

2020-12-05 魅力科學君

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關於超光速現象，相信大家都應該了解一些，比如說宇宙空間的膨脹速度、量子糾纏等等現象，但這些現象只是科學家根據已有的觀測數據而作出的合理推測，嚴格地講它們並不能被當作已被證實的超光速現象。

那麼有沒有已被證實的超光速現象呢？答案是肯定的，不過有可能和大家想像中的不一樣，而且到目前為止只有唯一的一個，下面我們就來一起了解一下這個迄今為止唯一已被證實的超光速現象。

這個現象在1934年就已經被科學家發現，在1934年，一位名為帕維爾.阿列克謝耶維奇.切連科夫的科學家，在對放射線穿過流體時所發生的現象進行研究時，發現了一種藍色輝光，這個現象馬上就引起了他很大的興趣。

其實在切連科夫之前，也有科學家發現了這種藍色輝光，但當時的他們都認為這就是螢光，然而切連科夫卻不是一個人云亦云的人，他決定對這種現象進行深入的研究。在接下來的日子裡，切連科夫在實驗中非常仔細地排除了流體中所有可能產生螢光的因素，然而實驗結果卻顯示這種藍色輝光依然存在。

切連科夫

這就說明這種藍色輝光並不是人們之前所認為的那樣簡單，於是切連科夫就此連續發表了多篇論文，詳細地描述了這種現象的各種性質，並成功地引起了科學界的關注，人們正式將這種現象命名為「切連科夫輻射」。

那麼這個「切連科夫輻射」到底是怎麼回事呢？為了解開這個謎團，切連科夫的兩位同事——弗蘭克和塔姆對這個現象進行研究後認為，「切連科夫輻射」其實是一種超光速現象引起的。我們先來了解一下這兩位科學家所描述的超光速現象到底是什麼原理。

通常我們都會認為，根據愛因斯坦提出的狹義相對論，光速是宇宙中速度的極限，因此它是不可超越的。但這樣的理解其實是比較片面的，其實愛因斯坦所描述是，在宇宙中任何具有靜止質量的物質，其自身的運動速度都不能超過真空中的光速，即每秒鐘299792458米，通常我們用字母「c」來代表這個速度。

然而光速其實並不是固定不變的，當光在不同介質中傳播時，其速度也會出現一定的差異，例如光在水中的傳播速度就只有真空光速的大約4分之3，而在玻璃中的傳播速度更是只有真空光速的大約3分之2。

這就意味著，當其他物質在某種介質中的速度超過同介質內的光的傳播速度，比如說某種物質在水中的速度超過0.75c的時候，我們就可以在這種介質中觀測到超光速現象，而重要的是，狹義相對論只是限制了具有靜止質量的物質不能超過光在真空中的速度，也就是說，從理論上來講像這種情形的超光速現象是允許存在的。

在1937年的時候，弗蘭克和塔姆這兩位科學家正式公布了他們用於解釋「切連科夫輻射」的理論，並指出切連科夫所發現的藍色輝光，其實是因為流體中一些物質的運動速度極高，以至於超過了光在這種流體中的速度，進而引發了類似「音爆」的現象。

我們知道聲波是向四面八方傳播的，但對於超音速飛行的飛機而言，由於它本身的速度已經超過了音速，其迎風面的聲波就會受到擠壓，而在其尾部的聲波則會擴散，這就會造成在超音速飛機經過之前，我們聽不到它所發出的任何聲音，而在其飛過之後，我們才會感受到聲波的集中釋放，因此就會聽到巨大的聲音，這種現象就被我們稱為「音爆」。

同樣的道理，當流體中的物質超過了光在這種流體中的速度時，光波也會在其前方受到擠壓，並在其尾部擴散，從而產生類似「音爆」的現象，我們可以稱之為「光爆」，而切連科夫所發現的藍色輝光，其實就是「光爆」對觀察者所造成的效果。

為什麼會是藍色輝光呢？這是因為「切連科夫輻射」所釋放的電磁輻射主要是短波，其頻率分布偏向高頻，因此我們看上去才是藍色的，實際上更多的「切連科夫輻射」則是人們無法直接看到的波長更短的紫外光。

在弗蘭克和塔姆的理論提出之後，科學家們為此做了不少的重複實驗，實驗結果都驗證了該理論的正確性，在1958年，弗蘭克和塔姆獲得了諾貝爾獎。當然了，人們是不會忘記「切連科夫輻射」的發現者的，所以切連科夫也是此次諾貝爾獎的共同獲獎者，1934年，這一位科學家發現了一種藍色輝光，24年後他獲得了諾貝爾獎。

值得一提的是，要證實這種超光速現象並不需要特別的實驗，這是因為科學家早已發現，在現代核反應堆的核裂變過程中，有一些電子就會因為得到足夠的能量而在慢化劑中引發「切連科夫輻射」。因此我們可以認為，「切連科夫輻射」是迄今為止唯一已被證實的超光速現象。

好了，今天我們就先講到這裡，歡迎大家關注我們，我們下次再見`

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