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為什麼沒有物體可以超光速?這可能是你最容易看懂的解釋了!

原標題:為什麼沒有物體可以超光速?這可能是你最容易看懂的解釋了!


光速是這個宇宙的速度上限,任何有靜止質量的物體其速度都不可能達到或超過光速,這是愛因斯坦狹義相對論告訴我們的。但這是為什麼呢?


當物體相對於其它物體的運動速度更快時,它們的長度也會收縮。時間膨脹效應和尺縮效應都是時空根據物體的運動狀態發生改變的例子。比如你,比如我,比如宇宙飛船,物體只要有質量,就會出現這些現象。


但愛因斯坦指出,最關鍵的是,光不會受到這些效應的影響,因為光沒有質量。正是因為這一點,這些定律之間的統一才那麼重要。如果有什麼東西的運動速度超過了光速,它們就會與宇宙運作的基本法則相違背。



但也有一些例外的現象。

首先,雖然我們還沒觀察到有什麼東西能超過光速,但這並不意味著,在非常特殊的情況下,理論上是無法打破光速的限制的。


宇宙膨脹就是一個例子。宇宙中有一些星系,它們從彼此身邊逃離的速度就超過了光速。


信息在兩個實體之間傳播的速度是無法超過光速的。我們可以計算宇宙的膨脹速度,但我們無法在其中觀察到任何超過光速運行的物體,就好像它們從我們的視線中消失了一樣。


德州貝勒大學的傑拉德?克利佛對製造超光速宇宙飛船的可行性進行了研究。一種方法是穿越蟲洞。時空中存在一些環狀迴路,這與愛因斯坦的理論是完全一致的。宇航員可以利用這些捷徑,從宇宙中的某一處地方直接跳到另一處去。


物體在蟲洞中運行的速度不會超過光速,但從理論上來說,它到達目的地的時間的確比光走正常路線所需的時間要短。


但我們也許無法利用蟲洞進行空間旅行。那麼,我們能否以某種可控的方式主動使時空發生彎曲,從而使相對的運動速度超過光速呢?


克利佛對一種名為「曲速引擎」的概念進行了研究,這一概念是理論物理學家米格爾?阿庫別瑞於1994年提出的。從根本上來說,它描述的是這樣一種情境:宇宙飛船前方的時空會收縮,將宇宙飛船向前拉去,而與此同時,飛船後方的時空則會膨脹,產生推動效應。


「但問題是,我們怎樣才能實現這一點呢?實現它又需要多大的能量呢?」克利佛說道。


2008年,克利佛和他手下的研究生理查德?奧伯塞對所需的能量進行了計算。

「我們發現,假設飛船大小為10米*10米*10米、即總體積為1000立方米的話,光是啟動這一過程所需的能量數量級就與木星的質量相當。」


而在啟動之後,我們還需要不斷供應能量,保證這一過程不會中斷。沒人知道我們要怎樣才能做到這一點,也沒人知道這需要什麼樣的技術。



因此就現在來說,超光速旅行依然如神話般遙不可及。

不過先別失望。在本文中,我們考慮的主要是可見光。但事實上,真正的光比這要寬泛得多。從無線電波到微波,再到可見光、紫外線、X射線和原子衰變時釋放的伽馬射線,這些神奇的射線都是由同一種物質組成的——光子。科爾斯海默在他的研究中搭建了一個電路系統,用光子從電路的一部分向另一部分發射信號。因此他在光速的用途上很有發言權。


「現在的互聯網和以前的無線電都是這樣的例子,光速為我們提供了巨大的便利。」他指出。


科爾斯海默還補充說,光在宇宙中還起到了溝通的作用。當一部手機中的電子振動時,便會釋放出光子,讓另一部手機中的電子也開始振動。你打電話的時候,就會經歷這樣的過程。



太陽中的電子振動時也會釋放出光子,正是它們產生的光線孕育了地球萬物。


光就像宇宙中的廣播節目。光速為每秒鐘299792.458公里,這一速度始終保持不變。並且,時空還具有延展性,無論人們身在何方,無論他們正處於怎樣的運動狀態,每個人都遵循著相同的物理法則。


不過,誰會願意運動得比光速還快呢?那場景一定太美,讓人不容錯過。

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