一直以來(lái),人們都將光速,定義為宇宙中最快的速度,并一直深信不疑,而根據(jù)愛(ài)因斯坦的相對(duì)論表示:目前任何有質(zhì)量的物體,都無(wú)法達(dá)到超越光速,只能無(wú)限接近光速。
因?yàn)橘|(zhì)量和能量是等效的,所以質(zhì)量只是能量的另一種表現(xiàn)形式而已,一般情況下一個(gè)物體所包含的能量分為兩種,一種是動(dòng)能、一種是靜止能量(E=mcd^2)。
所以當(dāng)你給一個(gè)粒子加速時(shí),隨著動(dòng)能的增加,它的速度會(huì)無(wú)限接近光速,而這時(shí)粒子的能量也會(huì)變得無(wú)限大,所以才會(huì)出現(xiàn)人們常說(shuō)的無(wú)限接近光速的物質(zhì)其質(zhì)量將會(huì)無(wú)限大。
目前在人類建造的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)中,我們已經(jīng)能夠?qū)⒘W蛹铀俚椒浅=咏馑?,和真空中的光速比起?lái)僅僅只差0.000001%,極限速度為299,792,455米/秒,可以說(shuō)非常接近光速。
看到這很多人可能會(huì)問(wèn)了,為什么不再加一把勁,讓粒子的速度超越光速呢?其實(shí)接近光速很簡(jiǎn)單,但是想要超越,卻十分困難,簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是我們的能量不夠。
想必大家對(duì)黑洞都有一定的了解吧,黑洞可以說(shuō)是宇宙中的大胃王,看到什么吞噬什么,具有很強(qiáng)大的能量,但是黑洞創(chuàng)造的宇宙射線比我們創(chuàng)造的要強(qiáng)成千上萬(wàn)倍,但是速度還是低于光速,極限速度為299,792,457.9999999999999992米/秒。
僅僅差了0.0000000000000008米/秒,這說(shuō)明光速確實(shí)是物質(zhì)粒子的速度極限,無(wú)論你怎么折騰都無(wú)法超越,只能無(wú)限接近。
因?yàn)橐坏┏焦馑?,整個(gè)宇宙的因果律都會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題,例如一顆子彈的速度如果超越了光速,那么在你看到持槍人扣動(dòng)扳機(jī)之前,子彈就已經(jīng)殺死了那個(gè)人,一旦這種情況出現(xiàn),那么宇宙也將會(huì)變得混亂不堪。
那么在宇宙中真的沒(méi)有任何速度可以超越光速了嗎?
目前光速的極限大約為299,792,458米/秒,根據(jù)目前科學(xué)技術(shù)發(fā)展的情況,人類還沒(méi)有能力制造出超越光速的任何事物或工具,但是這邊不代表浩瀚的宇宙中沒(méi)有。
因?yàn)檫@些超越光速的情況,不違背因果律,不會(huì)傳遞任何信息,當(dāng)然也不會(huì)影響基本力的傳遞,下面讓我們一起看看這四種超越光速的情況。
1、宇宙爆炸之初,空間暴漲、膨脹的速度
根據(jù)科學(xué)家們的猜測(cè),宇宙爆炸之前是一個(gè)奇點(diǎn),大小并不會(huì)比銀河系大太多,在這個(gè)空間內(nèi)不存在任何物質(zhì)粒子,只有真空能量,正是這種真空能量,導(dǎo)致宇宙大爆炸,使宇宙整體快速膨脹。
其中一些真空能量因?yàn)橄倪^(guò)度,開(kāi)始衰變成物質(zhì)中的粒子和反粒子,后來(lái)逐漸形成我們認(rèn)知以及未知的一切,而宇宙大爆炸并不是“砰”的一聲,而是快速膨脹那種狀態(tài)。
這個(gè)膨脹速度到底有多快呢?據(jù)了解宇宙誕生之初,一秒就有一光年的范圍,也就僅僅一年就能具備相當(dāng)于銀河系的范圍,而光速已經(jīng)被甩了好幾條街,根本無(wú)法追趕。
2、在136億光年以外,宇宙的膨脹速度依然超光速
宇宙的膨脹從開(kāi)始之后就從未停止過(guò),這也是為什么說(shuō)宇宙可以無(wú)限大的原因,因?yàn)楦镜讲涣擞钪娴谋M頭,目前宇宙的膨脹速度還在增加,大約每增加1百萬(wàn)光年的距離,宇宙膨脹的速度就會(huì)增加20公里/秒
宇宙的膨脹可以比喻成吹氣球,也就是說(shuō)氣球越大時(shí),每吹下一口氣,氣球膨脹的直徑就越大,而按照宇宙這種膨脹速度來(lái)計(jì)算的話,大約在136億光年外的地方,都在以超越光速的速度遠(yuǎn)離地球。
3、量子傳輸速度
量子世界的糾纏甚至都讓愛(ài)因斯坦都頭疼不已,因?yàn)檫@個(gè)現(xiàn)象可以說(shuō)是直接打擊到了愛(ài)因斯坦的世界觀。因?yàn)樵诹孔邮澜缰?,兩個(gè)伴生相互耦合的粒子就處在一個(gè)不確定的糾纏態(tài),而量子之間的傳輸速度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于光速,這直接打破了愛(ài)因斯坦的世界觀。
1964年,約翰·貝爾提出論文驗(yàn)證了量子糾纏的真實(shí)性,顯然愛(ài)因斯坦錯(cuò)了,但是他的相對(duì)論依然正確,因?yàn)橐晕覀兡壳暗目茖W(xué)技術(shù)根本無(wú)法利用這一方式來(lái)傳遞信息。
超越光速的速度一定還有,但是我們?nèi)祟悷o(wú)法發(fā)現(xiàn),畢竟我們現(xiàn)在連銀河系都走不出去,所以這一切都要等到未來(lái)科學(xué)技術(shù)發(fā)展到一定程度后,才能實(shí)現(xiàn)。
對(duì)于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,國(guó)家和家長(zhǎng)都要做好準(zhǔn)備工作,從孩子小的時(shí)候培養(yǎng)其科學(xué)素質(zhì),以及對(duì)科學(xué)的熱愛(ài),幫助孩子遇見(jiàn)科學(xué)、走進(jìn)科學(xué)、愛(ài)上科學(xué),從而投身都科學(xué)技術(shù)發(fā)展中,為我國(guó)也可以說(shuō)為世界科技發(fā)展貢獻(xiàn)出綿薄之力。