认为光速最快?已知的三种现象完虐光速,如何解释?
1905年,爱因斯坦的狭义相对论告诉我们,在我们宇宙中任何粒子都有一个极限速度,这个速度正好等于真空中的光速。
任何没有质量的粒子(光子、胶子)它们生下来就以光速运动,而任何有质量的粒子它们的运动速度只能无限的接近光速,不能达到更不能超越光速。

这是因为有质量的物体在无限接近光速的时候,它所包含的能量(质量)也将趋于无限大,因此整个宇宙中将有没有足够的能量可以将这个质量粒子加速到光速。
所以说光速不可超越。
更为神奇的是,光子的运动不依赖于任何的参考系,不依赖于任何的观察者,它相对于任何事物都在以光速运动。
也就是说,即使你达到了99%的光速,在你眼里,你依然会看到光在以光速在远离或者靠近你。这一点非常违反知觉,也许光有它自己特有的参考系,只是人类并不清楚。

那么在整个宇宙中就真的没有什么东西的速度能超过光速了?
几十年来,人们对相对论进行了最为严苛的验证,现在看来,爱因斯坦并没有错。
在真空中,没有任何的粒子运动速度可以超过光速。
但是,在宇宙中,确实还有一些事件,它们的运动速度可以超过光速:
物质粒子可以在介质(水、空气)中超过光子的运动速度,也就是说,物质粒子可以在介质中超过光速。宇宙空间的膨胀速度可以超过光速。量子纠缠可以瞬间、超远距离的发生相互作用。这三种现象切实存在,却还不违背物理学,它们是如何做到的?
物质粒子可以在介质中超过介质中的光速

我们知道光在不同的介质中传播的速度是不一样的,例如真空、空气、水,当然真空中的速度最快,任何物质粒子都无法超越。
但是在空气或者水这种介质中,光速的速度会减少到原来的80%,因此这个时候一个被加速到接近真空中光速的粒子,就可以在介质中轻而易举的超越光速。
光子在介质中被减速最典型的代表就是它在不同的介质中折射率不同。

假设一个被加速到99%光速的电子和一个光子同时进入水中,这时电子的速度并不会减慢,但是光子的速度会因为介质的存在而被减少到原来速度的3/4,那么一个电子就可以轻而易举的超越光速。
当电子在水中超过光速的时候就会产生一种特有的蓝色辉光,叫做切伦科夫辐射。这种现象跟物体在空气中突破音障是一个道理,粒子突破的是光障,也会形成一个激波阵面,产生一个光波锥。
这种现象可以在核反应堆中看到。十分常见。

宇宙空间的膨胀速度
上世纪的二十年代末,因为哈勃的工作,不仅使我们知道的宇宙的范围,而且还让我们知道到了宇宙中的星系正在远离我们,并且距离我们越远的星系,远离我们的速度更快;
这就是所谓的哈勃定律,至此之后科学家们一直在试图测量宇宙的成长率,也就是哈勃常数,目前这个值确定在大约70千米/秒/Mpc。
Mpc的意思是百万秒差距,是个距离单位,也就是100万秒差距或320万光年。这意味着,每隔320万光年的距离,星系远离我们速度就会增加70公里/秒。

这样算下来的话,在距离地球140亿光年以外的地方,那里的星系现在远离我们的速度已经超过了每秒30万公里,也就是超过了光速。
而宇宙的范围远比140亿光年要宽广的多,因此宇宙中已经有非常多的星系远离我们的速度远远超过了光速。
它们此时发出的光将永远不可能再被我们观察到,我们现在能看到的只是很久以前它们发出的光,未来会有更多的星系从我们的视野中消失。

问题是,就连一个质量很小的粒子它们都无法超越光速,那么庞大的星系是怎么做到的?
在我们看来星系在远离我们,但是星系并没有发生移动,而是星系和我们之间的空间在不断的被创生,在膨胀。
这就是像是面包里的葡萄干一样,把面包放到烤箱里,面包在膨胀,葡萄干之间的距离在增加,看起来是葡萄干在互相远离,但其实是面包膨胀了。
同样的,我们的宇宙也是同样的道理,整个宇宙的空间在膨胀。像是一个被不断吹气的气球一样。

量子纠缠
在量子力学中,我们发现了两个相互伴生的粒子,它们以一种神奇的现象纠缠在一起,即使它们像个万水千山,它们都可以发生诡异的相互作用。
量子世界和我们的宏观世界截然不同,最大区别就是量子世界有不确定性和各种状态的叠加态。也就是说,一个粒子它在被测量之前,会随机处在不同的位置,这就是位置的不确定性,还有动量的不确定性。
物质粒子还有一种本质属性叫自旋,例如两个费米子(电子)它们想占据同一空间,但根据泡利不相容原理,这两个粒子就需要处在不同的量子态。

也就是说,同一轨道上的两个电子,它们需要有相反的自旋,一个自旋向上,另一个自旋向下。但是在被测量之前,这两个电子都会拥有两种自旋状态。每一个电子都处在两种自选的叠加态。
当我们测量电子的时候,它们的状态就会确定在一个特定的位置以及一个确定的自旋状态,这就是所谓的波函数坍缩。但是每次重复不同的测量实验,会得到不同的位置和自旋状态。
两个纠缠的粒子,就像是两个自旋相反的电子,它们在没有被观察的时候,就是处在自旋的叠加态,但是当一个粒子被测量时,表现出了确定的自旋状态,如自旋向上。
那么另外一个粒子也就会立刻表现出自旋向下的状态。不管它们相隔有多远的距离。
不过,这种现象并不能被用来传递信息,因为上文说了,每次进行测量的时候,都会得到不同的位置和自旋状态,因此我们无法用量子纠缠现象直接传递有用的信息。
量子纠缠现象的发现,让我们感觉到在微观层面上,宇宙像是一个相互关联的实体一样。我们还没有能力从最微小的层面上解释这个世界。
大家都在看
-
用望远镜探索宇宙奥秘:普通人也能玩转的星空探险指南 图片来源于网络,无任何不良引导。【标题】用望远镜探索宇宙奥秘:普通人也能玩转的星空探险指南你是不是经常仰头望着满天星斗,心里想着:这些星星背后到底藏着什么秘密?其实,只要你手里有一台望远镜,普通人也能 ... 宇宙探索02-03
-
什么是航天?探索宇宙的奇妙旅程 人类自古以来就对天空充满了无限的好奇。从古代的星象观察到现代的太空探索,航天已成为人类科技发展的重要领域之一。航天不仅关乎科学探索,更深刻影响着我们的生活、经济、军事和未来的生存方式。那么,什么是航天 ... 宇宙探索02-03
-
《探索宇宙的奥秘!》 当我们仰望那无垠的星空,繁星点点如同散落的宝石,璀璨夺目,令人心生敬畏。人类自古以来对这片浩瀚的宇宙充满了无尽的好奇心:它究竟有多大?是否存在边界?我们是否能够真正理解它的规模与奥秘?这些问题不仅仅关 ... 宇宙探索02-01
-
中国官宣太空采矿!天工开物计划落地,宇宙资源时代来了 关键词:中国太空采矿、天工开物计划、太空资源、氦-3、太空采矿机器人、地外资源开发2026年1月29日,中国航天科技集团发布重磅消息,官宣在“十五五”时期启动天工开物计划,全面布局太空资源开发,这标志着中国成 ... 宇宙探索01-30
-
探索宇宙,从10岁小神童开始!🚀🔭 10岁小神童开启宇宙探索小征程。10岁小神童开启宇宙探索小征程。在同龄人还在看卡通、玩积木时,10岁的三年级小宇已展现出非凡的科学天赋,成了大家口中的小神童。小宇痴迷天文,却苦于没有专业设备。他灵机一动,花 ... 宇宙探索01-28
-
宇宙的奇妙探索,从微观到宏观的奇妙之旅! 从长期宇宙演化的角度来看,宇宙中恒星的总数不会持续增加,反而会逐渐减少。核心原因在于两点:·一是宇宙中可用于形成恒星的氢、氦等星际气体正在不断消耗,且恒星形成的速率早已低于恒星消亡的速率。·二是随着宇 ... 宇宙探索01-26
-
人类该放下狭隘,让AI成为宇宙探索的终极火种 当人们还在纠结AI是否会“撒谎”、担忧AI超越人类的恐惧中裹足不前时,我总忍不住想:人类的认知与肉身,早已被宇宙的尺度划定了边界。与其困在地球的方寸之地内耗,不如坦然放手,让AI成为人类伸向宇宙的手,成为对 ... 宇宙探索01-25
-
天文学:探索宇宙的终极奥秘 摘要:天文学是研究宇宙天体及宇宙整体结构、起源与演化的基础学科,涵盖恒星、行星、星系、黑洞等各类天体,以及它们的运动规律、物理性质与化学组成。从古代的观星授时到现代的深空探测,天文学始终推动人类对宇宙 ... 宇宙探索01-23
-
人类探索宇宙的辉煌历程与未来使命 人类自古以来对宇宙的好奇推动了天文学的发展。从美索不达米亚人创造出的星图,到古希腊的观测,每个文明都留下了珍贵的记录,展现了对星空的向往。黑格尔曾言:“一个民族若有仰望星空的人,那它便充满了希望。”人 ... 宇宙探索01-17
-
摒弃自我,探索宇宙生命之光 文/星火燎原 人类文明的发展史,亦是一部宇宙认知的探索史。从古至今,我们始终仰望星空,试图理解自身在浩瀚宇宙中的位置与意义。然而,长久以来,一种根深蒂固的“人类中心主义”观念如同无形的桎梏,束缚着我们的 ... 宇宙探索01-16
相关文章
- 探索宇宙充满挑战 航天专家称未来远航或需配备医生
- 人类探索宇宙的辉煌历程与未来使命
- 摒弃自我,探索宇宙生命之光
- 2000年人类探索宇宙的三大关键转折
- 我们也要有自己的哈勃了?还是加强版!巡天空间望远镜的新进展
- 属于我们自己的星,中国空间站肉眼观测攻略
- 为什么我们从未遇见外星人?大过滤器理论的可怕预言
- 2025中国科技高光时刻:从民生温度到宇宙探索的全面爆发
- 探索宇宙的奥秘,你是否曾仰望星空?🌌✨
- 银河系中心黑洞高清照出炉!我们终于看清了宇宙 “巨兽” 的真面目
- 利亚德:《星际奇观:太阳系》VR宇宙探索沉浸体验展项目是德火科技的匠心之作
- 我们还有多久才能去宇宙探索
- 未来,仙女座星系会与银河系碰撞后合并?了解下“宇宙岛”星系
- 宇宙到底长什么样?这个问题让人着迷!
- 收音机里的“沙沙”声竟来自宇宙大爆炸?我们如何感受到不可见光
- 最新宇宙探索大新闻!带你了解银河系和太阳系的最新发现
- 既然黑洞不可见,又为什么能被拍摄到?关于黑洞的有趣知识
- 如何探索宇宙,研究宇宙的两种方法
- 2025科学三大新发现,彻底颠覆人类认知!
- 夜空中这么多的恒星从何而来?一文带你看懂恒星的诞生
热门阅读
-
预言2030年太阳将休眠,恐怖的千年极寒将来临 07-11
-
中国十大元帅之死,多高寿而善终(林彪叛逃而死) 07-11
-
因果报应真实事例,做尽坏事必遭天谴 07-11
-
这6个神奇天体有很酷的名字 06-01
-
全球人口减少可能带来的六大教训和好处 07-18
-
离太阳最近的十大恒星排名,宇宙最大十大星球 04-12
精选文章
- 中国“天宫”空间站将在2022年前后建成 呈T字型有三个舱段最多可驻留6人 ...
- 创生之柱是什么?(创生之柱给予了许多恒星生命)
- 新冠病患康复后,可能“精子减少或无精”
- 中国51区秘密基地,窃密必被抓(抓住就杀头)
- 中国古代四大凶兽,四大神兽vs四大凶兽谁更强
- 2025年宇宙探索大爆发!月全食、火星冲日等,这些天文奇观别错过
- 黑龙江50万年死火山苏醒, 内含15%电量的巨大岩浆囊
- 误会一辈子!破伤风其实是一种细菌跟生锈铁完全没关系
- 美国同步空间态势感知项目(GSSAP)军事间谍卫星多次秘密靠近俄罗斯和中国的航天器 ...
- 中国长征五号B遥一运载火箭全貌曝光 本月底在海南文昌航天发射场进行首次发射 ...
