爱因斯坦:爱因斯坦明明说宇宙最快速度是光速,为什么宇宙可以超光速膨胀?( 二 )

  • 理论与实验的基础
  • 麦克斯韦描述真空中电磁场的特性 , 也是描绘了光在真空中的特性 。 麦克斯韦方程组发表时间为1861年 , 1887年“以太”被迈克逊莫雷实验证实不存在 , 而狭义相对论的发表时间是1905年 , 所以爱因斯坦是站在了巨人的肩膀上才有了后来的《狭义相对论》和《广义相对论》 , 光速不变原理也不是爱因斯坦信手拈来的 , 我们也无需从晦涩难懂的《狭义相对论》中去理解光速为什么是极限速度 。
    寻找“以太”的反面教材
    单单从理论上并无法说明问题 , 科学讲究证据 。 开尔文说的其中一朵乌云就是寻找“以太”的失败 。 迈克尔逊与莫雷是以太论的追随者 , 一生都在致力于寻找“以太” , 然而它们的实验结果却是证明了“以太”不存在 。 迈克逊莫雷实验原理是利用干涉仪测量两垂直光的光速差值 。
    【爱因斯坦:爱因斯坦明明说宇宙最快速度是光速,为什么宇宙可以超光速膨胀?】
    在他们的预想中 , 如果光真的是在“以太”介质中传播 , 那么如下图 , 当光射出时相对于以太运动 , 如果实验设备相对于以太静止(图左) , 那么两束光会同时到达 , 即不会出现干涉条纹 。 当实验设备相对以太运动(图右) , 也就说会存在相对速度 , 那么两束光会出现干涉条纹 。
    实际情况是如果宇宙中充斥着“以太” , 那么地球在宇宙中运动 , 也就是地球在相对以太运动 。
    假设地球相对于以太向右运动 , 那么静止在地球上的实验结果应该是 , 光源B应该会先到达 , 因为地球的移动增加了光源A的运动路程 , 最终形成干涉条纹 。
    然而真正的实验结果是下图 , 无论在何地何时 , 实验结果都出奇的一致 , A和B永远都是同时达到 , 并不会出现干涉条纹 。 光速是绝对的 , 并不会出现相对运动 , 也就不存在相对的参考介质“以太” 。
    迈克尔逊和莫雷的实验揭示了一个对于当时来说基本的 , 甚至是疯狂的宇宙事实:无论你是开着接近光速的飞船 , 还是静止在地球上的人 , 当飞船打开灯 , 灯光相对于飞船的速度是c , 相对于人的速度也是c , 于是就出现了相对时间流速不同的结果 。
    任何观察者 , 不管一个观察者相对于另一个观察者 , 或相对于光源或相对于光源的相对运动 , 测量的光速都是相同的 。
    宇宙膨胀速度
    关于宇宙膨胀速度超过光速 , 其实从麦克斯韦方程的解就可以理解 , 光速是由空间中的真空性质所决定的 , 然而宇宙膨胀代表着空间膨胀的变化 , 是非正常空间 , 也就是非正常真空性质 , 所以不在受光速所制约 。 除了宇宙膨胀 , 黑洞内的空间也是极度扭曲的 , 也属于非正常空间 , 或许黑洞内部也可以超越光速 , 就像《星际穿越》中男主看到了过去了时空 , 并操纵了过去的事物 。