1905年,爱因斯坦提倡广为东谈主知的狭义相对论,向咱们揭示了天地速率的极限——光速。这一表面指出,任何物体及信息的挪动速率均无法卓绝光速这一障蔽。
光速,具备一种奇特的性质。关于无静质料的粒子,举例光子与传播强互相作用的胶子,它们仍是产生便以光速行进,况且必须如斯,无需加当场可达到光速。与此互异,任何领有静质料的物体,不管怎样接力,皆无法触及光速的极限。
其背后的原因在于相对论中的一个中枢不雅点——质速干系。左证这一干系,速率越快,物体的质料就会增多。当一个物体的速率围聚光速时,它的质料将趋于无尽大,而要连接加快,则需要无尽大的能量——这是全天地的能量皆无法知足的要求。
除此以外,光速的另一奇异特点在于其完全性。咱们平淡所评述的悉数速率皆是相对的,必须有参照系来界定。但是,光速却不受此限,在职何参照系中皆保抓恒定不变。换句话说,光速与不雅测者无关,与物体的灵通情状无关,这就是光速不变旨趣。
举例,就算你以0.99倍光速追赶一起光束,在你眼中,那束光的速率依旧是光速。这么的倨傲与咱们的直观相背,但现实就是如斯。
于是,问题来了,天地中真实不存在速率简略卓绝光速吗?
谜底是:在某些情况下并非如斯。狭义相对论所说起的光速罢休并不是完全的。狭义相对论有一个前纲要求:惯性系。在这种系统中,物体的速率照实弗成卓绝光速。但是,这并不料味着在非惯性系中速率就弗成卓绝光速。
同期,相对论之是以强调光速罢休,主若是为了珍贵天地中的因果干系。在惯性系中越过光速将导致因果干系的崩溃。
因果干系的传递速率为光速,这意味着信息传递的速率弗成越过光速。但反过来,如果一个动作不波及信息传递,它诚然不错越过光速。
当咱们和洽了这些之后,咱们连接琢磨。施行上,在天地中存在至少三种超光速倨傲。
率先,是在某些介质中的物资传播速率不错卓绝光速。但这里的光速并非指在真空中的光速,而是在特定介质中的光速。
之是以会有这种情况,是因为光在不同介质中的速率不同。在真空中,光速最大,为每秒30万公里。而在空气或水中,光速则会放慢,举例在水中,光速纯粹唯有真空中光速的75%。
因此,咱们不错通过让微不雅粒子在水中加快,使其速率接近真空中的光速,从而越过水中的光速。这时,会发生一种被称为“切伦科夫放射”的奇特倨傲,产生出一种蓝色的辉光。这种倨傲在核反馈堆中频繁简略不雅察到。
其次,是天地空间的扩张速率。天地从出身起原便在扩张,且这一扩张速率越过了光速。天文体家们发现,天地的扩张速率正在加快,背后的推能源是暗能量。
那么,天地扩张速率越过光速,难谈违犯了爱因斯坦的相对论吗?并莫得。因为天地扩张仅波及空间自身的扩张,这个经由并不传递任何信息。
天地扩张主要在大程序上体现,举例星系间的空间扩张。这意味着,施行上,远方的星系辨别相互的速率越过了光速,但星系自己并莫得挪动,挪动的仅仅星系间的空间。
这如并吞个抓续扩张的气球,气球上蓝本有五彩斑斓的点,跟着气球的扩张,这些点间的距离会胁制增多,但点自己并未挪动。
第三种情况是量子纠缠。量子纠缠是一种发生在两个或多个粒子互相作用后的倨傲,此时粒子的特点成为举座性质,无法单独描写每个粒子的性质。
表面上,量子纠缠是瞬时发生的,速率远超光速,以致比光速快上万倍。这意味着,两个纠缠的粒子,不管相隔多远,皆能立即感知到相互情状的变化并作念出相应休养。
量子纠缠的神奇之处在于,咱们不错这么和洽:纠缠中的粒子仍属于并吞个系统,或者说是一个“大粒子”,它们不错一霎互相感知。况且,纠缠中的粒子间这种感知相貌并不波及信息的传递。
咱们不错用一副手套手脚类比:将一只手套放入一个盒子并密封,另一只放入另一个盒子并密封。灵通其中一个盒子,发现是左手套,那么不错立即知谈另一个盒子中是右手套,但这个经由中并莫得传递任何信息。
诚然,这么的例子并不严谨,仅仅为了便于和洽。施行上,纠缠中的两个粒子处于一种重叠情状,它们的情状是不细主义,而当咱们进行不雅测时,它们会从这种重叠态坍缩到一个细主义情状。
而在现实中的两只手套,它们的情状是固定的,只可有一种情状,仅仅咱们不知谈驱散。
总的来说,有东谈主可能敬爱:为什么天地会有光速这么的罢休?
咱们现在无法给出信得过的谜底,只可说:大当然就是如斯,咱们不雅察的成果就是如斯。具体来说,光速被视为四维时空的固有属性。
换句话说,在四维时空内,你始终无法卓绝光速。如果你真实简略卓绝光速,那意味着你可能会离开四维时空,干预一个未知的限制——那将是一个全新的话题!