超光速存在吗知乎(超光速存在被证实)
超光速存在吗?(宇宙中有超过光速的速度吗?)
光速被认为是宇宙中的终极速度,没有什么可以超越它。但在现实生活中,宇宙中存在一些超过光速的现象,打破了我们科学家原有的认知。
众所周知,速度是一个代表物体运动速度的物理量。理论上,速度应该是无限的。
但在爱因斯坦的相对论中,有这样的描述:“一个有质量的物体有一个有限的速度,它的速度可以无限接近光速,但永远达不到光速”。
光速为什么不能超过?
光速不可超越的说法来自爱因斯坦的狭义相对论,任何物体的速度都只能无限接近光速,不可超越。
也可以理解为,对于一个静止质量的物体,无论它的质量是多少,都只能无限接近光速,而不可能达到光速。
为什么会这样?其实这个在爱因斯坦的质能方程E = MC里解释的很好。e代表物体的能量,M代表物体的质量,C代表光速。从这个方程可以看出,能量和质量存在一定的比例关系,质量越大,能量越大。
反之,一个物体的能量越大,它的质量就越大,包括动能。换句话说,如果一个物体想要达到光速,当它的速度接近光速时,它的质量就会变得巨大。
举个例子,当飞船以90%的光速飞行时,此时它的质量是飞船相对静止时的两倍,这也意味着为了加速飞船的前进,发动机必须加倍输出。所以飞船速度越高,能量越高,质量越大。这个时候飞船里的东西都会越来越重,这就是质量增加效应。
我们来看牛顿的速度叠加公式。如果火车以4/5倍光速行驶,火车里有一个人以3/5倍光速行走,那么在地面上看来,火车上人的速度应该是4/5+3/5,即8/5倍光速,大于光速。
但是当火车以接近光速的速度行驶时,车上的人感觉一切正常。但是从地面角度看,发现公交车上的人移动的很慢,所以公交车上的人是向前移动的。在地面上,根本不是3/5倍光速,而是比这个速度小很多。
此时公交车上所有的物理变化和化学变化对地面上的人来说其实都是很慢的,所以地面上的人最终的速度应该是等于4/5倍光速加上一个远小于8/5倍光速,总速度还是小于光速!
因为光速是不可超越的,更准确地说,任何能量和信息的传输速度都不能超过光速。
超过光速的现象。
首先,宇宙的膨胀速度
据推测,目前我们宇宙的年龄是138.2亿年,而我们哈勃体积的半径达到了460亿光年,这意味着在过去的138.2亿年里,宇宙膨胀了至少460亿光年。
这样,在过去的138.2亿年里,宇宙的平均膨胀速度至少是光速的3.32倍。也正是因为宇宙的超光速膨胀,现在宇宙的可观测直径达到了920亿光年。
第二,量子纠缠
所谓“量子纠缠”,就是当两个粒子相互纠缠时,无论两个粒子相距多远,在其中一个粒子做某件事的同时,另一个粒子也会毫不延迟地做同样的事。所以距离对于这两个纠缠粒子来说根本不是问题,它们之间的连接机制也远超光速。
第三,虫洞理论
虫洞的概念最早是由奥地利的一位物理学家在1916年提出的,也被称为爱因斯坦-罗森桥。指宇宙中的一个奇特天体,用来连接遥远的空宇宙与时间。
虽然目前没有证据证明虫洞的真实存在,但是科学家预测虫洞会以时间空的端点之间的捷径形式存在。虫洞就像一个时间空隧道,可以实现瞬间转移,甚至成为超越时间和空的通道。
总之,虫洞可以让相对较远的两个部分空在一瞬间相互靠近,远超光速。然而,目前的“虫洞理论”只是一种假设。
综上所述,这些超光速现象其实并不违反相对论。如果我们更准确地理解它们,我们可以说光速的最快速度极限是针对物质的,而不是空。
所以这并不违背光速不可超越的定义。但是宇宙中还有很多现象是我们人类目前无法理解的,所以只能说目前人类之间还是有很大的进步空。
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