提到光速,我們就能想到它是宇宙的速度極限,任何物體都無法超光速飛行。但你有沒有想過光速為什麼是宇宙速度極限?到底是什麼限制了光速呢?
先說點題外話,雖然科學家知道光速是速度極限,但他們仍舊想盡各種辦法試圖打破光速這個速度極限。雖然知道不可能做到,到總想試一試。
比如說科學家通過大型粒子對撞機讓微觀粒子加速,可以讓質子的速度非常接近光速,達到了299,792,455米每秒,這個速度是光速的0.9999999896倍。
而比質子更輕的電子速度可以更快,達到299,792,457.9964米每秒,僅僅比光速慢了3.6毫米每秒。
不要以為3.6毫米是個很小的數字:再給電子加大能量不就能超越光速了嗎?那是不可能的,3.6毫米對于科學家來說就是難以逾越的鴻溝。速度達到一定程度,當無限接近光速之後,再想加速就變得非常困難!
回到正題:為何不能超越光速呢?從以下幾方面來分析。
宇宙中存在着“GZK極限值”(GZK是以三位科學家名字首字母命名的),何為“GZK極限值”?
自然界的任何粒子攜帶的能量最多達到5×10^19eV,這個就是能量阈值,一旦超過這個阈值,大自然就開始幹預了。
宇宙中充滿了微波背景輻射留下的光子,這些光子會與粒子發生作用,産生中性π介子,而π介子會消耗能量,直到粒子攜帶的能量降低到極限值以下。
所以,任何粒子的速度都無法超越光速。
宇宙中的微波背景輻射會不會消失呢?不會。即使宇宙一直在加速膨脹,光子的波長也會被拉長,但永遠不會消失。
第二種解釋比較常見,那就是用相對論的思想诠釋“光速限制”。
愛因斯坦的狹義相對論告訴我們,速度越快,物體的質量就越大,這就是質增效應。到一個物體的速度無限接近光速,想要再加速,就需要無窮多的能量,甚至整個宇宙的能量都做不到。
顯然這是不可能的,我們無法獲取無窮多的能量讓物體繼續加速。
第三種,可以用時空的概念來解釋。
光速,更嚴謹的定義不應該是“光的速度”,它是四維時空的固有屬性,内在秉性。其實宇宙中的萬事萬物時刻都在以“光速”飛行!
如何理解上面加粗的那句話?
注意,上面帶引号的“光速”與平時我們所說的光速并不一樣。對于宇宙萬物來講,都有兩個方向的速度:時間方向和空間方向。
根據時間膨脹原理,速度越快時間就越慢。也就是說,空間方向的速度與時間方向的速度成反比。想要時間流逝的慢,速度(空間方向)就必須足夠快才行。
同樣的,想要時間流逝的速度快,速度(空間方向)必須足夠慢。
如何讓時間以光速飛行?很好辦,你隻需要靜止不動就行了,因為靜止的你在空間方向的速度為零,那麼時間就必須以光速飛行(也就是說,即便你一動不動,其實你也是以光速在四維時空中飛行,注意這裡是“四維時空”,而不是“三維空間”)。
時間和空間可以疊加,就像速度疊加那樣,但疊加的結果必須是光速!這也是為什麼剛才會說“宇宙萬物(包括你我)時刻都在以光速飛行”!
說了這麼多,其實大自然并沒有關閉“超光速”的大門,所謂的“光速限制”隻是限制了信息和能量的傳遞速度,隻是速度本身沒有傳遞任何能量信息,就完全可以自由自在地超越光速。
比如說蟲洞,曲速引起,量子糾纏,時空膨脹,速度都超越了光速,但它們都沒有傳遞任何信息,不受“光速限制”的約束!
,更多精彩资讯请关注tft每日頭條,我们将持续为您更新最新资讯!