四個宇宙現象超越光速

2021-02-15 煎蛋


Credit: 123RF

1.光爆

物體以超音速運動時，會產生「音爆」。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。這種光衝擊波有時呈藍色，也會在紫外線輻射下發光。

儘管這些粒子在水中的運動速度比光快，但它們並未突破29.9792萬千米/秒的宇宙速度極限。

2.無質量實體

愛因斯坦的狹義相對論稱，任何有質量的實體都無法超越光速。那麼，無質量的實體呢？儘管光子無法超越光速，但它並非宇宙中唯一的無質量實體。真空不含物質實體，也就沒有質量。所以，真空可以超越光速。

物理學家認為，在宇宙大爆炸發生後，存在一個「暴漲」階段——宇宙在萬億分之一秒內極速膨脹，速度比光速快得多。

3.量子糾纏

根據量子理論，兩個糾纏粒子即便相隔幾億光年，也能夠瞬間相互影響。這個速度可以超越光速。愛因斯坦曾認為，這恰恰證偽了量子理論，因為沒有東西能夠超越光速。

1953年，愛因斯坦、波多爾斯基和羅森提出了一個思想實驗，試圖證偽量子理論。但諷刺的是，這篇論文反而為「EPR悖論」打下基礎——該悖論描述了量子糾纏的這種瞬時交流現象。

4.蟲洞

既然任何有質量的實體皆無法超越光速，那麼我們也可以跟星際旅行說拜拜了。然而，1915年，愛因斯坦又通過廣義相對論給我們帶來一絲曙光。若想打破光速限制，唯一的可行方法或許就是時空扭曲，俗稱「蟲洞」。理論上，蟲洞能使物體打破光速限制，在極短時間裡穿過遙遠距離。

1988年，理論物理學家基普·索恩利用愛因斯坦的相對論方程式，預測蟲洞保持開放的可能性。他表示，蟲洞保持開放需要「奇異物質」的支撐。科學家曾在實驗室裡製造出奇異物質，但數量很少。

當時，他呼籲物理學界研究宇宙中是否存在足夠的奇異物質使蟲洞保持開放。如今，三十年過去了，物理學家進行了大量研究，但依然未能揭曉答案。目前，雖然情況不太樂觀，但我們離終極答案還很遠。

本文譯自 sciencealert，由譯者 蛋花 基於創作共用協議(BY-NC)發布。
原作者：JESSICA ORWIG

相關焦點

  • 其實在我們的宇宙中，有5種超越光速的現象
    根據科學家的研究發現，或許大多數人都不知道，除了宇宙膨脹的速度超越光速之外，其實宇宙中還存在著許多超光速事件，宇宙中目前所熟知的有四種超越光速的現象，宇宙的膨脹是有限度的，在未來的某一天，宇宙將會停止膨脹，但令人意想不到的是宇宙的膨脹效應不但沒有停止，反而隨著向心力的減弱而加快了，根據大爆炸理論，宇宙誕生至今已經有138億年的歷史，但是目前宇宙的可觀測卻在920億光年以上，所以如今宇宙膨脹的速度已經超越了宇宙的第一速度，也就是光速了。
  • 這兩種現象超越光速幾萬倍
    來源 | 宇宙的眼愛因斯坦的狹義相對論指出，光速是不可超越的，也就是說，光速是宇宙中最快的速度，但是，據科學家研究得知，目前宇宙中
  • 光速為什麼無法被超越？
    其中關於不能超光速準確的描述如下：有靜止質量的物體永遠達不到光速，理論上只能無限接近於光速，光子由於沒有靜止質量可以為光速；例如現代的各種通信極限就是光速。我們知道光速約為30萬公裡每秒，為什麼我們無法超越這個速度呢，光速真的無法被超越嗎？
  • 光速無法超越的宇宙鐵律是真的嗎？在它面前，光速慢如蝸牛
    於是有人提出疑問：光速無法超越的宇宙鐵律是真的嗎？想要知道光速是否可以突破，我們首先需要在宇宙中找到存在的超光速現象，只要確定了宇宙中確實存在超光速現象，那麼光速無法超越的宇宙鐵律就是錯誤的，人類還是有希望實現探索整個宇宙的夢想。那麼宇宙中存在超光速現象嗎？答案是的。光速在它面前慢如蝸牛。
  • 宇宙中光速並非最快,四種超越光速的速度,你會知道幾個?
    與此同時，人們也相信宇宙是一個無窮無盡的空間。然而，由於愛因斯坦的出現，所有傳統的認知都被打破了。他的相對論讓人們對光速和宇宙有了新的理解。更重要的是，經過近百年的實驗研究，它也證明了相對論的準確性、適用性和權威性。既然相對論是正確的，「光速不能超過」和「光速真空不變」是其核心內容，那麼為什麼宇宙中存在超光速現象呢？
  • 宇宙中有哪些比光速快的現象?
    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。
  • 光速並不是宇宙中最快的速度,而這些東西都超越了光速
    愛因斯坦也同樣認為，光速是宇宙中最快的速度，而想要把物體加速到光速只有質量是0的物體或許才可以做到，有一點質量的物體想要加速到光速是完全不可能的。光速和宇宙膨脹具備超越光速的條件，就是必須0質量的天體，所以想要找到超越光速的天體，是根本不可能的事情。但是宇宙中確實有一種力量它超越了光速。
  • 光速不可超越,為什麼宇宙膨脹和量子糾纏都比光速快?矛盾嗎?
    給運動中的物體輸入能量可以進行加速，但物體的移動速度並不會一直增加，而是有極限的，這個極限就是光速。光速為每秒299792.458千米，代表了宇宙間最快的速度，是不可超越的。宇宙膨脹理論上，隨著物體的速度不斷接近於光速，它的質量將會趨近於無窮大，而要繼續加速，所需要的能量也是無窮大，而根本不可能有無窮大的能量將物體推進到光速，所以任何有質量的物體都無法達到光速。有質量的物體無法達到光速，而靜止質量為零的物體同樣不能超越光速。
  • 4個比光速還快的宇宙現象
    或者超越光速。就光子的本質來說，它們是無法超越光速的，但是光的粒子並非全宇宙中唯一沒有質量的存在。看似空無一物的空間當中，其實蘊含了無形的物質，因此就定義而言，空也是沒有質量的。理論天體物理學家Michio Kaku在Big Think中曾說：「既然沒有任何東西只是單純空無一物的空間或處於真空狀態，又沒有任何有形的物體可以打破光速界限，那麼空應該就可以擴展到比光速還快。
  • 還認為宇宙中光速最快？醒醒吧，這四個速度遠超光速
    你看，光子、膠子、引力子這三個粒子在傳遞著電磁力、強力、引力，這三種基本力將粒子結合在一起組成了萬物。如果一個物質可以跑的比這三個粒子還快，那麼這三個力都追不上這個物質，怎麼能將物質結合在一起呢？萬物是不是分崩離析了？
  • 還認為宇宙中光速最快?醒醒吧,這四個速度遠超光速
    如果一個物質可以跑的比這三個粒子還快，那麼這三個力都追不上這個物質，怎麼能將物質結合在一起呢？萬物是不是分崩離析了？因此，有些物理法則是不容得被挑戰的。除非你可以改寫整個宇宙的初始設定。不過，我又說了，宇宙中確實有快於光速的現象。
  • 還認為宇宙中光速最快，醒醒吧，這四個速度遠超光速
    你看，光子、膠子、引力子這三個粒子在傳遞著電磁力、強力、引力，這三種基本力將粒子結合在一起組成了萬物。如果一個物質可以跑的比這三個粒子還快，那麼這三個力都追不上這個物質，怎麼能將物質結合在一起呢？萬物是不是分崩離析了？
  • 光速真的不可超越嗎?科學家在超光速現象中發現了奇妙的藍光!
    如果有人和你說：「光速是不可超越的，光速是最快的速度，沒有任何物質的速度比光速快」，諸如此類的話術，那麼他一定對科學了解的不夠全面。實際上超光速的現象非常多，愛因斯坦在狹義相對論中所說的是「真空環境下，不可能有物體的移動速度超過光速」。而在非真空環境下是可以發生超光速現象的，並不違背任何科學理論。
  • 宇宙中存在超「光速」現象嗎?
    宇宙中確實存在超光速現象，關鍵在於大家對超光速現象的理解。●回答這個問題之前，先弄明白光速的概念。顧名思義，光速就是光的傳播速度。值得注意的是，光的傳播雖然不需要介質，但光在不同介質中的傳播速度並不同。
  • 為什麼光速恆定無法超越?或許這就是一個宇宙牢籠
    從古至今，光始終是我們感知世界和傳遞信息的重要渠道，同樣，也得益於研究光，產生了影響深遠的相對論和量子理論；人類對宇宙的所有認知都是來源於光，包括大爆炸理論等等，都是基於光的紅移理論建立的。光是如此的神奇，但是光又是如此的殘酷，因為根據相對論，所有物體的運動速度都不能超越光速，而光速居然是一個恆定值！這意味著，所有物體都不可以超越這個數值c＝299792458米／秒。
  • 相對論:光速不可超越,宇宙膨脹又可超光速,愛因斯坦自己打臉?
    狹義相對性原理：一切物理定律在所有慣性系中均有效狹義相對論中所有推導出來的結果都是以這兩條最基本的假設為前提的，當然光速無法超越也是，因為狹義相對論中推導出來的質增效應會讓存在靜止質量的物體在接近光速時質量無限增加，進而讓速度在無法前進一步，因為推動物體前進的能量是有限的，它最終會停留在某個接近光速的位置。
  • 相對論：光速不可超越，宇宙膨脹又可超光速，愛因斯坦自己打臉？
    另一個可能則是速度疊加效應，無論兩個如何相對運動，它們之間的最大速度就是光速，光速始終是一個屏障，它無法被超越。大家認識了愛因斯坦的相對論，才了解了光速不可超越，但光速不可超越，並不是愛因斯坦的首先認識到的。
  • 不能超越光速？科學家已發現多種超越光速的存在
    任何物質都不能超越光速，這個定理我們都快印到骨子裡了。可是，真是這樣嗎？還記得大學上物理課時，老師說，光速是物質能達到的最快速度，我當時就特別懷疑這個說法。為啥啊？因為歷史上凡是聲稱XX是最XX的，最後都被時間給淘汰了。
  • 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。
  • 為什麼宇宙中的物質無法超越光速
    為什麼宇宙中的物質無法超越光速 物理學家們討論的光速是指光在真空中傳播的速度，比如外太空這個速度簡稱「c」 約為每秒30萬千米。不能超越光速的原因就是因此公式定理。 該方程表明質量 m 和能量 E 是等價的，也就是說物質的質量越大，其蘊含的能量就越大，也就意味著物質所含能量越大，那它也就越重。