超光速是否存在(宇宙中是否存在超过光速的速度?)
光速被认为是宇宙中的终极速度,任何物体都无法超越 。但是现实生活中,宇宙中存在一些超光速的现象,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速度的物理量 。理论上来说,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:“一个质量物体的速度是有限的,它的速度可以无限接近光速,但永远达不到光速” 。
光速为什么不能被超越?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,无法被超越 。
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 。
【宇宙中有超过光速的速度存在吗? 超光速存在吗】
为什么会这样?其实这在爱因斯坦的质能方程E = MC中解释得很好,其中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,随着速度接近光速,质量会变得巨大 。
比如,当飞船以90%的光速飞行时,此时的质量是飞船相对静止时的两倍,这也意味着发动机必须加倍输出才能使飞船加速 。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,火车上有一个人以3/5倍光速行走,那么在地面上,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,火车里的人感觉一切正常 。但是从地面上看,发现火车里的人移动速度非常慢,所以火车里的人是在前进,但是从地面上看,根本不是3/5倍光速,而是比这个速度小很多 。
这时候火车上所有的物理变化和化学变化,其实对地面上的人来说都显得很慢,所以地面上的人看火车上的人,最后的速度应该等于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!
因为光速是无法超越的,更准确地说,任何能量和信息的传输速度都无法超过光速 。
超过光速的现象 。之一,宇宙的膨胀速度
据推测,目前我们宇宙的年龄是138.2亿年,我们哈勃体积的半径达到460亿光年,也就是说在过去的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 。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,无论这两个粒子相距多远,其中一个都会在同一时间无延迟地做同样的动作 。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一位奥地利物理学家在1916年提出的,又称爱因斯坦-罗森桥,是指宇宙中的一种奇特天体,用于连接宇宙中遥远的空时空 。
虽然目前没有证据证明虫洞的真实存在,但科学家预测虫洞会以时间空端点之间的捷径形式存在,就像一条时间空隧道,可以实现瞬间转移,甚至是时间和空之间的通道 。
总之,虫洞可以让两个相对较远的部分空瞬间靠近,远超光速 。然而,目前的“虫洞理论”只是一种假设 。
综上所述,这些超光速现象实际上并没有违反相对论 。更准确的说,可以说光速最快的极限是针对物质的,而不是空 。
所以这并不违反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,所以目前只能说空之间还有很多进步 。
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