超光速的三种物质,超光速的三种物质是什么

发布时间:2023-01-25 18:33:09编辑:admin来源:www.tanling.com 当前位置:探灵网 > 探索发现 >

有比光还要快的东西吗

这里有三种东西要比光速“还快”,但你会被这三种东西惊讶到。那么,是什么物理现象会比光还快呢?

1、膨胀的宇宙及其中的星系

如果当你抬头仰望夜空,你所看到的都是遥远的星系。遥远的星系看起来比想象中的更红,多普勒效应指出远离我们而去的物体会红移。而那些有着巨大红移的星系,似乎表明它们的远离速度要快于光速。

不过不要被迷惑了,这种红移并不是来自多普勒效应,而是来自膨胀的宇宙。当光从星系穿越空间到达我们这时,空间膨胀,这意味着拉伸了光,使它变得更红。所以没有什么东西的运动速度能超过光速,而只是宇宙变得越来越红。

2、剪纸

用剪刀剪一张纸,这会比光速还快吗?不会,但我们可以让它更快。

我们从平板切纸机取下一块刀片。把刀片的一端放在纸上,而把另一端放在距离纸仅有蜘蛛丝大小的高度。然后以这个角度切割,将导致纸张的切口传播速度是向下压刀片速度的上百万倍。

所以如果我们向下压刀片的速度足够快,就比如达到子弹飞行的速度,那么切口在纸张上的传播速度将会是光速的数倍。

3、量子纠缠

那么,第三种可能是最不可思议的一个。这就是量子纠缠粒子,以纠缠的硬币为例。如果把两个硬币抛起来,然后看一下其中的一个,如果是反面,那另外一个是怎样的呢?它可能是正面,也可能是反面。

量子纠缠

但如果这两个硬币是由量子纠缠机抛出来的,那么一个硬币的状态则是取决于另一个的状态。如果其中一个飞到宇宙的另一边,另一个人飞到我们这里,然后看到它,发现它是反面。这意味着另一个是正面。它们永远都是相反的。如果它是正面,那么另一个必定是反面。

但这还会变得更离奇,当纠缠的两个硬币飞离彼此,它们的两个面既非正面亦非反面,它们实际上是正面和反面的量子混合物。这就像那只既死了又活着的薛定谔猫。当我们发现这个是反面时,这意味着在那时,如果有人看到另一个,那它必定是正面。那么这两个协调怎么会穿越宇宙呢?一个可能的解释是它们之间有一个超光速的影响。而在很多很酷的实验中表明这种纠缠是真实的。

等一下,爱因斯坦说过没有任何东西或信息的运动速度可以超过光速。我们反驳了他吗?星系的运动速度并没有超过光速,所以没错。

宇宙中光速最快吗?其实这三种速度在理论上远超光速

地球是一颗行星,在地球上生活着很多生物,有海洋生物、有陆地生物还有微生物,在众多生物中人类是最有智慧的生命,人类从诞生以后就开始不断的 探索 世界的奥秘,经过几千年的 科技 发展,人类现在已经能够走出地球 探索 宇宙,这说明人类 科技 发展的速度还是很快的,不过从古到今,速度都是 探索 世界的唯一方法,在古代,由于人类的 科技 不够发达,所以古人出行一般都是依靠马车和步行,很多人一辈子都没有走出方圆百里的范围,后来随着人类 科技 的进步,人类发明了火车、 汽车 、飞机等等。

随着人类速度的提升,人类对世界的认识也越来越多,目前人类已知最快的速度就是光速,相信很多人对光都不陌生,光是由恒星发出的,我们的太阳就是一颗恒星,太阳 从诞生以后就开始不断地释放光和热,到现在为止太阳已经燃烧了50亿年,在这漫长的50亿年中,太阳一直向外释放热量,地球之所以能够诞生生命,就是因为地球处于太阳系的宜居地带,能够接收到足够的太阳光,所以地球才能够诞生生命。

根据科学家的计算我们能够知道,光从太阳表面出发到达地球需求8分钟左右的时间,光速大约是每秒30万千米,可能很多朋友看到这里会产生一个疑问,就是光速是如何计算出来的?其实最早计算光速是在1676年,当时有一位叫做奥勒.罗默的科学家利用木卫一围绕木星转动的周期计算出了光速,但是他计算出来的光速大约是每秒21万千米,这个数值和现在的光速相差很多,后来很多科学家都对光速进行了计算,最终得出光速大约是每秒299792458米。

对于人类来说,光速非常快,光速一秒钟可以绕地球7圈半,如果我们的速度能够达到光速,那么在一秒钟之内,我们可以到地球的任何一个角落,而现在人类的速度和光速相比还差的很远,那么在宇宙中光速是最快的速度吗?如果按照目前人类所掌握的知识来看,光速确实是宇宙中最快的飞行速度,不过在宇宙中除了光速之外,还有三种速度在理论上已经远远的超过了光速,下面我们就一起来看看这三种超光速现象。

第一种超越光速的现象——宇宙膨胀的速度

现代科学认为我们的宇宙诞生于138亿年前,在138亿年前有一颗奇点发生了爆炸,奇点爆炸之后宇宙快速地向四周膨胀,经过138亿年的时间,宇宙膨胀成我们现在看到的样子,到目前为止我们的宇宙并没有停止膨胀,而且科学家发现宇宙膨胀的速度越来越快,那么科学家是如何发现宇宙在不断膨胀的呢?在20世纪初,美国物理学家埃德文.哈勃在观测星系时发现,星系中的光谱出现了红移现象,这个现象代表着星系在不断地远离我们,看到这个现象之后,埃德文.哈勃提出了一个大胆的猜想,那就是宇宙在不断的膨胀中。

因为宇宙正在不断地膨胀,而且膨胀的速度越来越快,所以太阳系外恒星发出的光无法到达地球,所以我们看到的宇宙就是漆黑的,目前科学家也在研究宇宙膨胀的秘密,有一部分科学家认为宇宙膨胀可能和暗物质有关系,不过到现在为止,科学家并没有在宇宙中发现暗物质,或许未来随着人类 科技 的进步,我们能够找到暗物质。

第二种超越光速的现象——虫洞穿梭

虫洞最早是爱因斯坦提出的,爱因斯坦在100多年前就提出了黑洞、虫洞、引力波等等,目前黑洞和引力波已经被科学家证实是存在的,目前只有虫洞还没有被发现,有一部分科学家认为,虫洞是一个能够穿越时空的隧道,如果我们能够进入虫洞,那么就可以从这个时空穿梭到另一个时空中,有不少人认为,黑洞可能就是穿越时空的入口,黑洞的特性是不断的吞噬物质,可能在黑洞的另一半还存在一颗白洞,白洞的特性就是不断的喷发物质,黑洞和白洞连接在一起就形成了虫洞。

目前人类还在积极地研究黑洞,由于黑洞的引力太大,连光都没有办法逃离黑洞的引力,所以目前科学家也不知道黑洞的内部是什么样子的,如果黑洞真的是穿越时空的隧道,那么被黑洞吞噬的物质可能已经被传送到另一个宇宙中去了,如果虫洞真的存在,那么这种穿越的速度从理论上来说已经远远地超越了光速。

第三种超越光速的现象——量子纠缠

量子纠缠简单来说就是指两个微观粒子如果处于纠缠状态,那么只要我们影响其中一个粒子,另一个粒子也会受到影响,而这个影响的程度可以说是瞬间产生的,这就类似心灵感应,比如说其中一个粒子在火星上另一个粒子在地球上,只要我们干扰地球上的这个粒子,那么火星上的那个粒子也能够受到干扰,简单来说就是这两个粒子无论相隔多远,它们之间都能够相互感应,为了证明量子纠缠是对的,科学家们也做了很多实验,曾经美国的科学家将两个配对好的粒子分别放在相距100多公里的地方。

然后将一个配对好的光子放在其中一个粒子上,最后科学家发现在另一端的粒子上也出现了一个一模一样的光子,这说明量子纠缠确实可以瞬间完成,如果人类能够把量子纠缠运用到生活中,那么人类的 科技 一定能够得到大幅度的提升,不过目前科学家还在积极的研究量子纠缠技术,希望人类能够早日利用量子纠缠技术。

我认为,在宇宙中有很多人类还没有解开的物理难题,可能目前来说光速是最快的飞行速度,但是随着人类 科技 的进步,未来我们一定能够找到更多超越光速的现象,对此大家有什么想说的呢?

真空中光速最快?目前已知三种超光速存在,爱因斯坦错了吗?

伽利略曾经通过做实验提出一个结论“相对性原理”,指的是无论在任何参考系中,力学规律都保持不变。而爱因斯坦对这个结论做了更深层次的说明,不仅仅是力学规律保持不变应该是所有的物理学规律都保持不变。爱因斯坦按照自己的这个物理规律不变原理,从而推出真空中光速恒定不变。大家可不要小看上边这两个推论,它们其实是狭义相对论的前提。

爱因斯坦的狭义相对论对于光速有着非常准确的定义,并非是我们简单理解的“宇宙中光速最快”,因为这个结论是错误的啊!目前我们就知道好几个科学上已经承认的超光速案例,这个等下后文再说。

爱因斯坦对于光速的准确描述如下:

1、一切有静止质量的物体所能达到的速度极限不能超光速;

2、宇宙中信息的传递速度不能超光速,但可以等于光速。

只要不违背上述的两条限制,那么随便你去超光速,不能说一定可以,但是绝对不违反爱因斯坦的狭义相对论。

最常被提及的就是宇宙膨胀超光速,这很好理解的,因为按照目前的主流科学观点,宇宙诞生于138亿年前的一个无限致密、体积无限小、质量无限大的点(这里的无限并不严谨,算是一种夸张的程度),通过不断地膨胀目前的可观测宇宙直径已经达到了930亿光年。到这里应该就看出问题了,按照你最初的理解“光速最大”,那么宇宙直径无论如何都达不到930亿光年。

但是事实就是如此,宇宙膨胀是超光速的,并且是距离我们越远的地方星系的退行速度就越快。但宇宙膨胀的是天体吗?是星系吗?其实宇宙膨胀的是空间,即使超光速因为没有静止质量,也并不违反爱因斯坦的狭义相对论。

第二个超光速的例子就是“量子纠缠”,这个概念还挺有意思的,两个处于纠缠态的粒子,作用机制是瞬时超距的,当然也就是超光速的。量子纠缠概念还是爱因斯坦曾经和量子力学哥本哈根派论战的时候提出来的,据说当时波尔茶不思饭不想好久才给出了应对的答案。这就是非常著名的ERP佯谬,当然结果是波尔胜出了。

可以说量子纠缠这种状态虽然是瞬时的超光速的,但是它并不能实现信息的传递,有的人可能很疑惑,你看潘建伟教授的量子通信的核心不就是量子纠缠吗?你怎么还说不能实现信息的传递哪?实际上量子通信技术被很多人所误解,它的主要作用是对信息的加密,因此说是一种加密技术,而信息的传递依然是通过常规的电磁波来实现。

最后就要说一个很多人不太了解的现象,是量子力学领域研究的内容,也就是“量子隧穿现象”,根据《自然》(Nature)上刊载的一篇研究论文,量子隧穿过程几乎是不耗时瞬间完成的,这也就意味着量子隧穿是超光速的。

但是我们不能简单的把量子隧穿理解成经典物理学的世界中,一个粒子从A到B的过程。在量子世界中它们的位置和动量都是不确定的,只有概率。我们可以把量子隧穿简单的理解成量子从束缚态跨越量子势垒到非束缚态,这个过程不需要花费时间。但是单个粒子的运动依然还会受到爱因斯坦狭义相对论的限制,因为它们是有静止质量的。

文/科学黑洞,图片来源网络侵删。

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