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愛因斯坦狹義相對論橫空出世后,真空中的光速就被設(shè)定為宇宙中不可逾越的常量,沒有任何具有靜止質(zhì)量的物質(zhì),其運(yùn)動速度可以達(dá)到或超過光速。因為這個理論是如此的優(yōu)雅脫俗,以至于一個世紀(jì)以來,隨時都有人在苦苦尋找超光速的物質(zhì),試圖推翻它揚(yáng)名立萬。不過這些挑戰(zhàn)者最終都慘遭不幸,被打回原形。筆者搜羅了一下,迄今為止,已知宇宙中已經(jīng)灰頭土臉或者即將土臉灰頭的光速挑戰(zhàn)者有以下九位: 1、宇宙膨脹速度超光速。宇宙膨脹速度包括宇宙爆炸時的暴脹速度和遙遠(yuǎn)星系之間的遠(yuǎn)離速度,二者確實都遠(yuǎn)超光速,不過這是空間自身的膨脹,而不是物質(zhì)的運(yùn)動速度,所以并不能認(rèn)為是物質(zhì)運(yùn)動速度超過了光速。 2、電子圍繞原子核運(yùn)行速度超光速。在經(jīng)典理論中,電子圍繞原子核的運(yùn)行和行星圍繞太陽運(yùn)行類似,在這種情況下,內(nèi)層電子的速度將大大超過光速,而且會不斷地輻射能量,導(dǎo)致電子很快墜入原子核,所以這種模型已經(jīng)被徹底拋棄,電子超光速也不了了之了。 3、量子糾纏傳播信息的速度超光速。在量子糾纏中,似乎相距極遠(yuǎn)的糾纏粒子之間可以進(jìn)行超光速的信息傳遞。但量子力學(xué)理論認(rèn)為,這兩個粒子之間不管相距多么遙遠(yuǎn),在觀測之前它們?nèi)匀皇菂f(xié)調(diào)的一體,處于不確定狀態(tài)。只有對一個量子進(jìn)行了測量行為,才會引起波函數(shù)的坍縮,從而確知另一個量子的狀態(tài)。但另一端也必須對另一個量子進(jìn)行測量,才可能知道它的狀態(tài),所以用量子進(jìn)行超光速傳遞信息是不可能實現(xiàn)的。 4、類星體運(yùn)行速度超光速??茖W(xué)家們在觀察宇宙中一些電波星系、類星體時,發(fā)現(xiàn)它們的運(yùn)動速度明顯超過光速,后來發(fā)現(xiàn)是星體運(yùn)動方向和我們相同造成的超光速幻覺,經(jīng)過矯正后的計算結(jié)果顯示,它們是以接近光速在運(yùn)動。不過這也夠讓人大吃一驚的了,畢竟我們平時只聽說可以把微觀粒子加速到接近光速,還沒聽說過把宏觀物質(zhì)加速到接近光速的,更遑論大型星體了。 5、曲速引擎速度超光速。曲速引擎是電影《星際旅行》中的基本工具,通過壓縮前方空間形成曲速泡,曲速泡帶動飛船前進(jìn),其速度可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過光速。曲速引擎實際是有理論基礎(chǔ)的,它遵循廣義相對論的愛因斯坦方程,不過其實現(xiàn)原理和宇宙膨脹有類似之處,并非實際意義上的超光速。曲速引擎需要難以想象的巨大能量,即使后來Van Den Broeck對其進(jìn)行優(yōu)化,運(yùn)送幾顆原子所需的能量仍然達(dá)到了3個太陽能量總和之巨。 6、無線電波相速度超光速。一個波動的相速度可以輕易地超過光速,甚至簡單的機(jī)械波都有此可能。在色散介質(zhì)里,無線電波的相速度被證明了可超過光速,但它不帶有任何信號或信息的傳遞,所以并不違反狹義相對論。 7、中微子超光速。2011年底,歐洲核子研究中心的一個研究組發(fā)表聲明,發(fā)現(xiàn)了超光速的中微子,在已知宇宙中引起強(qiáng)烈轟動,不過半年后就被證明是連接GPS和電腦之間的光纜松動造成的自擺烏龍。 8、電子在水中的速度超光速。物體運(yùn)動速度突破音障時,會產(chǎn)生音爆,物體運(yùn)動速度突破光速時,會不會產(chǎn)生“光爆”呢?前蘇聯(lián)科學(xué)家切連科夫在核反應(yīng)堆冷卻水中發(fā)現(xiàn),由于光速在水中只有真空中的75%,核反應(yīng)堆產(chǎn)生的電子在水中的速度超過光速,從而產(chǎn)生藍(lán)色輝光的“光爆”,這一現(xiàn)象被命名為切連科夫輻射,但真空中的光速依然沒有因此而突破。 9、快子超光速??熳邮窍鄬φ擃A(yù)測的超光速次原子粒子,總是以超過光速的速度在浩瀚的宇宙間運(yùn)動。不過既然它比光還快,我們怎么能觀察到它呢?所以科學(xué)家們預(yù)測,如果快子在我們的附近出現(xiàn),我們將同時看到它出現(xiàn)及反向離去的軌跡。不過到現(xiàn)在為止,人們依然沒有找到快子存在的任何證據(jù)。 如果你還知道有什么無畏的光速挑戰(zhàn)者,不妨也提出來曬一曬。 |
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