@ 2018.03.21 , 12:00

四个宇宙现象超越光速

四个宇宙现象超越光速
Credit: 123RF

1.光爆

物体以超音速运动时,会产生“音爆”。所以理论上,物体以超光速运动时,也会产生类似“光爆”的现象。其实,在日常生活中,这种光爆现象肉眼可见。它被称为“切伦科夫辐射”,在核反应堆内部呈蓝光。

切伦科夫辐射之所以发光,是因为反应堆堆芯被置于水里,以保持冷却。在水里,光速是真空光速的75%。然而,堆芯内部反应产生的电子在水里的运动速度比光快。在水、玻璃等介质中,当粒子运动速度超过光速时,会产生类似音爆的冲击波。这种光冲击波有时呈蓝色,也会在紫外线辐射下发光。

尽管这些粒子在水中的运动速度比光快,但它们并未突破29.9792万千米/秒的宇宙速度极限。

2.无质量实体

爱因斯坦的狭义相对论称,任何有质量的实体都无法超越光速。那么,无质量的实体呢?尽管光子无法超越光速,但它并非宇宙中唯一的无质量实体。真空不含物质实体,也就没有质量。所以,真空可以超越光速。

物理学家认为,在宇宙大爆炸发生后,存在一个“暴涨”阶段——宇宙在万亿分之一秒内极速膨胀,速度比光速快得多。

3.量子纠缠

根据量子理论,两个纠缠粒子即便相隔几亿光年,也能够瞬间相互影响。这个速度可以超越光速。爱因斯坦曾认为,这恰恰证伪了量子理论,因为没有东西能够超越光速。

1953年,爱因斯坦、波多尔斯基和罗森提出了一个思想实验,试图证伪量子理论。但讽刺的是,这篇论文反而为“EPR悖论”打下基础——该悖论描述了量子纠缠的这种瞬时交流现象。

4.虫洞

既然任何有质量的实体皆无法超越光速,那么我们也可以跟星际旅行说拜拜了。然而,1915年,爱因斯坦又通过广义相对论给我们带来一丝曙光。若想打破光速限制,唯一的可行方法或许就是时空扭曲,俗称“虫洞”。理论上,虫洞能使物体打破光速限制,在极短时间里穿过遥远距离。

1988年,理论物理学家基普·索恩利用爱因斯坦的相对论方程式,预测虫洞保持开放的可能性。他表示,虫洞保持开放需要“奇异物质”的支撑。科学家曾在实验室里制造出奇异物质,但数量很少。

当时,他呼吁物理学界研究宇宙中是否存在足够的奇异物质使虫洞保持开放。如今,三十年过去了,物理学家进行了大量研究,但依然未能揭晓答案。目前,虽然情况不太乐观,但我们离终极答案还很远。

本文译自 sciencealert,由译者 蛋花 基于创作共用协议(BY-NC)发布。
原作者:JESSICA ORWIG


给这篇稿打赏,让译者更有动力 !
支付宝打赏 [x]
您的大名: 打赏金额:

3.4
赞一个 (8)

24H最赞