如果说起速度,“光速”绝对是绕不过去的一道坎,因为它代表着一种极限,是宇宙中最快的速度。也正因为如此,面对浩瀚的宇宙空间,科学家才会选择使用光年作为距离尺度。
经过近百年的实验和理论研究,“光速恒定”已经成为了一个公认的事实,甚至是不可辩驳的真理。而在这种情况下,估计许多人都不会相信,其实从某些角度来看,宇宙中最快的速度并不是光速,目前看来至少有四种速度是光速难以企及的。
一边说光速最快,一边又说有四种速度比光速还快,这是不是矛盾了呢?是不是意味着“无法超越光速”这条宇宙“铁律”出问题了呢?
事实上,这条宇宙“铁律”还是适用于全宇宙所有物质的,只不过要在所有物质前面加上一个前提条件——拥有静止质量。
当然了,提起光速我们不得不提到一位被冠以“伟大”头衔的科学家——阿尔伯特·爱因斯坦。他凭借一己之力推开了新世纪的大门,让时空观和物质观更加的系统科学,使得物理学在逻辑上成为完美的科学体系。
在爱因斯坦提出相对论更早之前,其实并没有光速的概念,当时的人普遍遵循的是牛顿的”绝对时空观“,即空间和时间具有绝对性,彼此之间没有任何的联系。甚至在19世纪之前,人们根本没有意识到光其实跟声音一样,是有传统意义上的传播速度的。
而这一切旧有的观念,随着爱因斯坦相对论的提出,全部被扫进了历史的垃圾堆。因为相对论统一了时空观,让人类更加接近宇宙本质,同时也给人类物理学的发展提供了重要基础。
既然相对论对人类的作用如此之大,而各种实验也验证了它的正确性,那么为什么其核心内容却和事实不符呢?这是不是相对论的漏洞呢?
其实这并非相对论的漏洞,就像上文所说的那样,相对论所约束的实际上是有静态质量的的物体,而那些没有静态质量的物体并不在相对论的约束范围内,所以它们超光速和相对论并不相悖。
那么宇宙中究竟有哪些速度是远超光速的呢?一起来看看:
一、宇宙爆炸瞬间的速度
通过对遥远星系散发出的光的研究,著名天文学家爱德文·哈勃在年建立了”哈勃定律“,提供了宇宙在不断膨胀的实例证据。
在此基础之上,随着20世纪60年代宇宙微波背景辐射的发现,科学家们得到了一个惊人的结论:宇宙是有起点的,而这个起点是发生在.2亿年前的一场无法想象的爆炸。
在爆炸发生后的10^(-35)秒至10^(-33)秒之间,宇宙发生了暴涨(inflation),从而诞生了基本粒子和各种作用力。
科学家们认为,宇宙处于这个阶段时暴涨的速度是远远超过光速的。举个简单例子,在暴涨之前一个区域的大小约为1厘米,相当于一个玻璃球的大小,而经过10^(-33)秒的暴涨,玻璃球大小的区域变成了1千万光年。
我们知道光速约为每秒30万公里,在用光速乘以暴涨时间之后,得到的距离为10^(-25)米,而这个距离比原子核的直径还要小亿倍。
也就是说当玻璃球大小的区域变成1千万光年时,光都没用飞出一个原子核的距离,所以暴涨的速度是远超光速的。
二、宇宙膨胀速度
从爱德文·哈勃发现红移现象开始,科学家们就已经知道了宇宙在不断膨胀。而可能许多人不知道,宇宙膨胀的速度实际上让光速都望尘莫及。
那么科学家们究竟如何知道这一点的呢?方法非常浅显,在对宇宙长时间的观测之后,科学家们发现整个宇宙的可观测范围在亿年光年,这远远超过了宇宙.2亿年的实际年龄,而对此唯一合理的解释就是宇宙膨胀的速度大于光速。
造父变星不仅仅是单纯的观测,通过计算也能够得到这个结论。科学家们通过宇宙中的标尺——造父变星,计算出了星系退行速度与距离的比值,即宇宙膨胀率。
就算宇宙膨胀率是一个很小的值,只要乘以足够大的距离,那么就能得到远超光速的速度。而这也说明了,距离我们越远的星系,远离我们的速度越快,同时也就意味着空间膨胀的速度越快。
红圈为3%值得一提的是,即便人类未来掌握了光速飞行的技术,那么也仅能到达可观测宇宙中3%的星系,另外的97%已经永远离开了我们的掌控范围。
三、量子纠缠的速度
随着近些年有深度的科幻作品增多,以及我国在量子领域不断取得的突破,许多人开始了解和
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