每秒288萬公裡,光速的9.6倍!類星體的超光速現象應該如何解釋?

2021-01-09 魅力科學君

早在100多年前,愛因斯坦就曾經指出,任何具有的質量的物體都不可能被加速到光速,而實際上也確實如此,當今的粒子加速器已經可以將微觀粒子加速到非常地接近光速,但就是不能達到光速,更不用說超過光速了。

那麼光速真的就無法超越嗎?事實上,雖然沒辦法在實驗中達到超光速的目的,但是科學家卻觀測到了不少超光速現象,比如說大家常聽到的宇宙空間膨脹以及量子糾纏等,而今天我們要講的,是科學家觀測到的另一種超光速現象——「類星體輻射源分離」。

類星體是宇宙中一種能量極其巨大的天體,它們通過可見光、X射線以及無線電波等方式向外輻射出強大的能量,根據觀測數據,有些類星體釋放的能量,可以達到我們銀河系所有恆星釋放的能量總和的1000倍以上。

因為類星體距離我們非常遙遠,通常都在幾億甚至100多億光年之外,所以它們雖然能量驚人,但是在我們所處的位置看上去,它們和一般的恆星差別並不大,「類星體」這個名稱也是因此而來。

位於室女座的類星體「3C 273」,距離地球大約24.4億光年,是目前已觀測到的離我們最近的類星體,因此它也格外受到重視。在對「3C 273」的觀測過程中,科學家發現在這個類星體的內部,有兩個正在彼此分離的輻射源,經過對這兩個輻射源的分離速度進行反覆測量後,科學家得出一個驚人的結論:它們的分離速度高達每秒288萬公裡。

要知道光的速度才每秒299792458米(約每秒30萬公裡),可以看出每秒288萬公裡這個速度已經遠遠地超過了光速,達到了光速的9.6倍!需要指出的是,類星體內的輻射源必定是有質量的,在現有物理學的框架內,它是絕對不可能達到這個速度的,那麼這個類星體的超光速現象應該如何解釋呢?

對於這個不可思議的現象,科學家們也是大傷腦筋,最後他們以光源與光班的關係來巧妙地解釋了這個現象的成因。

假設有一個大功率的聚光燈(光源),當它將光線投射到空中時,假如天空中有雲層存在的話,這些光線就會在雲層上形成一個光班,在這種情況下,只需要輕微的擺動光源,雲層上的光斑就會出現大幅度移動。很顯然,雲層的高度越高,光斑的移動速度就會越快,如果這個雲層足夠高,那麼在擺動光源的時候,光斑移動的速度就可以超過光速。

科學家認為類星體的這種輻射源,是由類星體的核心噴出的高速粒子流所激發的(這些粒子流可以比作上述的聚光燈發出的光線),當它們噴射到外圍的介質上,就會這個區域激發輻射(可看成是上述雲層上的光班)。

基於與「光源與光斑」相同的道理,假如類星體核心同時噴射出兩股方向相反的粒子流,那麼只要這個類星體核心出現較小的擺動,這兩股粒子流形成的輻射源的相對移動速度就可能會超過光速,即使是速度高達每秒288萬公裡(光速的9.6倍)也不足為奇。

值得注意的是,如果真是如此,那麼這個類星體的超光速現象就不違背物理學規律,相應的,由於這種超光速現象不能傳遞任何信息,也就沒有了意義。但這只是科學家在現有物理學的基礎上做出的一個合理的推測,事實是否真是這樣,還有待我們進一步地探索。

那麼,你認為科學家對類星體的超光速現象的解釋靠譜嗎?歡迎大家留言討論。同時也歡迎大家關注我們,我們下次再見`

(本文部分圖片來自網絡,如有侵權請與作者聯繫刪除)

相關焦點

  • 為何光速是30萬公裡每秒?是什麼限制了光速?
    大家都知道,光線是現在宇宙所有物質中,在真空中傳播速度最快的(排除量子糾纏和宇宙膨脹現象,因為它們都不能傳遞信息),這個速度值為299792458米每秒,為了便於記憶和計算的方便,人們通常將光速近似看作30萬公裡每秒。
  • 30萬公裡每秒的光速令科學家「失望」,原因竟然是它太「慢」了
    這樣的地球周長4萬公裡,是遙不可及的大,但是光卻可以一秒鐘繞地球七圈半了,這樣的速度更是我們無法想像的。愛因斯坦的理論對於光速有了新的詮釋,在此前科學界普遍認為光速和其它物體速度性質一致,可以滿足伽利略的速度疊加原理的。愛因斯坦卻認為光速不變,並且是宇宙中最快的速度,更加準確的描述應該是有靜止質量物體運動速度的極限值。
  • 為什麼光速有每秒30萬公裡的限制?科學家提出了一種可能的猜想
    曾經的地球束縛了我們,而人類依靠科技的發展,以超快的速度打破了地球的束縛走出了地球。可是當人類走出地球,看到浩瀚宇宙的時候,我們才認知到,人類在地球引以為豪的速度在宇宙尺度而前根本不算什麼。而站在宇宙尺度而前,又出現了一個新的極限速度,那就是光速。相信大家都知道,光速是每秒30萬公裡,這是一個我們無法想像的超快速度。
  • 認為光速最快?已知的三種現象完虐光速,如何解釋?
    1905年,愛因斯坦的狹義相對論告訴我們,在我們宇宙中任何粒子都有一個極限速度,這個速度正好等於真空中的光速。任何沒有質量的粒子(光子、膠子)它們生下來就以光速運動,而任何有質量的粒子它們的運動速度只能無限的接近光速,不能達到更不能超越光速。
  • 光速為何被限定為30萬公裡每秒?一旦突破光速,文明或進入下階段
    ,相當於每秒194公裡,這是什麼概念?帕克號探測器月球和地球之間的距離是30萬公裡,帕克號僅需1個多小時就可以往返地球和月球,火星與地球的距離為5500萬公裡,帕克號從地球飛到火星也僅需要78個小時,由此可見帕克號的速度有多快,但是帕克號的「快」是相對的,為什麼是相對的呢?因為它相對於人類、相對於地球、相對於火星與地球的距離是很快,但是如果把帕克號放在太陽系、銀河系乃至整個宇宙,它就慢得像蝸牛一樣。
  • 光速能夠被超越嗎?超光速讓時光倒流能實現嗎?
    愛因斯坦的狹義相對論告訴我們,光速是宇宙中物質速度的上限,質能轉換方程也清晰地顯示出,沒有什麼帶質量的物體其速度可以達到或者超過光速。這也造就了光速成為宇宙速度的霸主。但是,光速其實是可以被超越的。眾所周知,光速大約是每秒30萬公裡。
  • 科學家證明光速每秒30萬公裡,誰在限制它?劉慈欣的猜想令人興奮
    光速所指的就是光傳播的速度,它也是目前科學家公認的極限速度,也就是30萬公裡每秒。人類沒有發現比光傳播速度更快的物質,所以光速也被視為是宇宙極限速度。光速為什麼是30萬公裡每秒,這個數字是怎麼計算出來的呢?第一個提出這一概念的人是愛因斯坦。
  • 還以為光速是最快的?科學家:這4種現象跟光速比,堪稱「瞬移」
    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?答案是:非也。這個答案是不是讓小夥伴們大跌眼鏡?我們接著往下看。經過科學家們的研究發現,在宇宙中,的確有快於光速的現象存在,但它們並未違背基本的因果律,不會傳遞任何信息,也不會影響基本力的傳遞。接下來,讓我們一起來看看到底有哪些現象快於光速。
  • 光速為每秒30萬公裡而不是其它數值,難道宇宙被限制住了嗎?
    我們知道真空中光速大約為每秒30萬公裡(實際上是每秒299792458米)。但光速為什麼是這個數值而不是其它數值呢?難道宇宙被什麼限制住了嗎?光速的發現第一個認識到光確實有速度的人是天文學家奧勒·羅默。在17世紀晚期,他痴迷於木星衛星木衛一的奇怪運動。
  • 光速達到了每秒30萬公裡,那它的動力是什麼?
    那麼,在物理學當中,有一個東西是絕對的,那就是光在真空中的速度近似等於30萬公裡/秒。那光為什麼會這樣擁有這樣的速度?它的動力到底是什麼呢?其實,答案很簡單,光不需要動力,基本粒子天生就擁有光速,而光沒有靜止質量,它沒有被希格斯場所減速,而其他基本粒子因為擁有靜止質量,因此被希格斯場所減速,所以達不到光速。那具體是咋回事呢?
  • 兩艘0.6倍光速的飛船,相對飛行,它們相對速度能否超越光速?
    光速不可超越,可如果我們能夠製造兩艘0.6倍光速的飛船,讓它們相對飛行,它們的相對速度是否能夠超越光速呢?一道數學題有兩艘0.6倍光速的飛船相對飛行,它們的相對速度是多少?這似乎是一道非常簡單的數學題,0.6+0.6=1.2,答案就是1.2倍光速。
  • 9.9級曲速引擎可以達到3053倍光速,為什麼科學家仍然不滿意?
    這是一個多麼龐大的數字,如果我們開車以每小時100公裡的速度前進,跑完這段距離,大約需要上千萬年的時間。即使是人類目前最快的「帕克」太陽探測器,它的速度高達每秒195公裡,以這裡的速度跑完一光年也需要至少1538年的時間。而太陽系只不過是銀河係數千億個星系中的一員,整個銀河系的直徑達到了10萬光年。
  • 是誰把光速限定在每秒30萬公裡這個框框內的,今後還有變化嗎?
    網絡上常常出現一些這樣的問題,為什麼光速是一個整數呢?是什麼人把光速限定在這樣一個範圍呢?諸如此類的問題時空通訊過去多有闡述,但還有不少人有這些疑惑。最近就有位網友提出:光速為何被限定為30萬公裡每秒?好像光速是人為確定下來的,要它多快就是多快似的。這其實還是對世界認識的方法問題,他們把客觀世界和人類對客觀世界的主觀認識混為一談了。
  • 光速只有30萬公裡每秒,到底是誰限制了它?劉慈欣大膽提出猜想
    光速是大家都喜歡討論的問題,的確它代表宇宙的一種光速,是人類一直想要得到的力量,但是它那種極限的速度的確是超乎我們的想像,但另一方面它在宇宙面前卻又顯得那樣的弱小,根據現有的理論常識,光速有著30萬公裡每秒的極限速度,但是宇宙有著930億光年的巨大尺寸,如此強烈的差異讓我們不禁感慨
  • 千倍光速也不可能飛出銀河系!科學家:限制人類的並不是速度
    世界上最快的飛機現在能達到6.85馬赫,即每小時7274千米。火箭或太空船的速度比之之更驚人。以1926年發射的第一枚液體火箭為例,它的速度接近第一宇宙速度,每秒7.9公裡。1957年10月4日,第一顆人造衛星「斯普特尼克1號」發射成功,進入近地軌道,並達到第一宇宙速度。
  • 光速為什麼被限制為30萬公裡/秒,而不是10萬或100萬,或無限?
    但後來的一系列實驗表明,光速並非無限,只是非常快。通過測量可知,光速為30萬公裡/秒。自愛因斯坦創立相對論之後,人們認識到,雖然光速不是無限快,但這個速度卻是宇宙中最快的速度,任何物體和信息的傳播速度都不能超過光速。那麼,光速為什麼會被限制為30萬公裡/秒,而不是10萬公裡/秒或者100萬公裡/秒?
  • 光既然可以每秒30萬公裡,那它的動力是什麼呢?
    這就說明光速不是一成不變的,遇見外力光速是有變化的,有些變化只是現在的人類還不能測量到。 為什麼光子誕生時的速度會是30萬公裡每秒?而不是其它速度?是什麼原因限制了它的速度不會是大於30萬公裡每秒?難道超過30萬公裡每秒的速度,就是宇宙間的飛行速度?30萬公裡每秒的速度就是同宇宙的極限速度?
  • 光速大約30萬公裡/秒,這是怎麼測量出來的?
    這裡的計算對光速的測量也是適用的,只要我們知道光通過的距離,以及中間經過的時間,就能計算出光速。 早在伽利略時代,偉大的伽利略就提出了通過測量光通過距離和時間來測量光速的原理,但是,遺憾的是,條件所限,他能採用的最長測量距離只有幾千米,但是光速太快了,我們30萬公裡每秒的速度
  • 宇宙膨脹超過光速,相對論無法解釋,愛因斯坦遇到了什麼困惑
    因為慣性系要服從狹義相對論,所以廣義相對論中,光速仍然是萬物運動的極限。廣義相對論解決狹義相對論沒辦法解決的幾個問題:第一,描述了大質量物體對於時空曲率的影響。第二,解釋了大質量星體在燃燒完以後潰縮為黑洞的過程。
  • 光速為什麼不可以超越?愛因斯坦早已說出原因
    人類目前相對古人而言,速度已經很快了,人類只需10個小時就能飛到10000公裡以外,而古代沒有汽車,沒有飛機,最快的速度是騎馬,跑10000公裡至少要10天左右,如果以人類最快的飛行器「旅行者1號」的速度,繞地球一周所需的時間不到1小時,目前人類製造的飛行器達到數倍、數十倍、數十倍音速,這是古代人難以想像的速度,但現代人仍然感覺很慢,因為現代人發現的比現有速度更快的速度,是光速。