@ 2018.03.21 , 12:00
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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


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  1. 哲学大叔
    @2 months ago
    3745734

    应该说更接近一步了。不要说“离终极答案还很远”

  2. 建筑尸食屎氏
    @2 months ago
    3745740

    宇宙太神秘,人类就像刚睁眼的婴儿,看见了感受到了好多东西,然而够不到说不清,更难说应用。

    我还是老老实实画图就好了,这些探索的事情交给开了天眼的科学家

  3. 若怀方
    @2 months ago
    3745742

    75%的光速,可以定义为光速吗?

  4. 3745744

    事实上无论是暴涨还是量子纠缠,都不违背广义相对论,文中翻译带有一定误导性。

  5. 3745760

    光速这个词有两个含义

    其一就是相对论里定义的那个常数,数值等于真空中光子的运动速度

    其二是光子的运动速度,受介质影响数值会变动

    如果混淆这两个含义自然会得出很奇怪的结论

  6. 3745769

    影子的移动速度可以超越光速

  7. 吐槽星人
    @2 months ago
    3745775

    现在科学发展都靠猜了嘛

  8. Neptune
    @2 months ago
    3745800

    @吐槽星人: 理论物理学基本上都在靠猜想了呀.

  9. 赖猫咯
    @2 months ago
    3745806

    红移呢?

  10. 3745848

    霍金临死前两周最后一篇论文给出了多重宇宙的仪器检测方法
    小编翻译一篇吧

  11. 3745898

    我是说那篇报道这个的新闻

  12. 街区大侠
    @2 months ago
    3745924

    脑洞超光速

  13. 大鱼若智
    @2 months ago
    3745956

    1 光子的无质量是指无静止质量,根据质能方程,能量就是质量,所以光子是有质量的
    2 不能超越的光速是真空中的光速
    3 按照狄拉克的理论,真空并不是空的,而是充满了无限多负能量的粒子态的

  14. 分隔空间
    @2 months ago
    3746004

    估计地球毁灭了 也用不到这理论

  15. 3746020

    虫洞并不是超越光速,只是制造了一条捷径。

  16. 阿鲁巴索命
    @2 months ago
    3746109

    然后量子纠缠也不算,没有能量和信息的传递

  17. 3746345

    @分隔空间: 你错了。切伦科夫效应几十年前就用在中微子探测上了,现在更是广泛用于各类粒子探测上。至于量子纠缠,你忘了去年发射的墨子卫星了吗?空间膨胀用于计算遥远星系的距离,对于几十亿光年以外的星系,这是唯一可行的计算方法。只有虫洞还处在理论阶段,即没有探测到,也没有实用。

  18. 3746348

    @赖猫咯: 红移是光的频率改变,是一种结果,而非原因。红移本身并没有改变光速。但是宇宙学红移的原因是空间膨胀,这导致遥远星体离开我们的速度超过光速,这可以通过红移观测到。

  19. 狗鼻子
    @2 months ago
    3746402

    等人类掌握了星际旅行的技术,生命也就没意义了…

  20. 3746505

    @吐槽星人: 从来都是在猜,但是是建立在严谨的数学推导和实验观察上,虽然现在理论物理已经发展得太快了,实验还没跟上

  21. Butters
    @2 months ago
    3746557

    我有一个疑问,为什么我要在日常生活中看到“切伦科夫辐射”。。。

  22. 胖子跑得快
    @2 months ago
    3746600

    risk那个枪就是奇异物质吧

  23. 3746740

    假设一张很长的白纸上,有两个直线距离为100米的点,暂定义为A点和B点。目前世界上最快的人类速度(博尔特)从A到B所需时间是9.58秒,约10.438413米/秒,假设我们定义这个为人类的百米极限速度。我说我可以更快地从A到B,只需要折起这张纸,让A点和B点在背面重合,1秒钟我就能穿过去了。但是这并不意味着,我打破了人类的百米极限速度。

  24. 3747412

    这个文章感觉不是很严谨。

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