还认为宇宙中光速最快?醒醒吧,这四个速度远超光速

如果说起速度 , “光速”绝对是绕不过去的一道坎 , 因为它代表着一种极限 , 是宇宙中最快的速度 。 也正因为如此 , 面对浩瀚的宇宙空间 , 科学家才会选择使用光年作为距离尺度 。
经过近百年的实验和理论研究 , “光速恒定”已经成为了一个公认的事实 , 甚至是不可辩驳的真理 。 而在这种情况下 , 估计许多人都不会相信 , 其实从某些角度来看 , 宇宙中最快的速度并不是光速 , 目前看来至少有四种速度是光速难以企及的 。
还认为宇宙中光速最快?醒醒吧,这四个速度远超光速
文章图片

一边说光速最快 , 一边又说有四种速度比光速还快 , 这是不是矛盾了呢?是不是意味着“无法超越光速”这条宇宙“铁律”出问题了呢?
事实上 , 这条宇宙“铁律”还是适用于全宇宙所有物质的 , 只不过要在所有物质前面加上一个前提条件——拥有静止质量 。
还认为宇宙中光速最快?醒醒吧,这四个速度远超光速
文章图片

当然了 , 提起光速我们不得不提到一位被冠以“伟大”头衔的科学家——阿尔伯特·爱因斯坦 。 他凭借一己之力推开了新世纪的大门 , 让时空观和物质观更加的系统科学 , 使得物理学在逻辑上成为完美的科学体系 。
在爱因斯坦提出相对论更早之前 , 其实并没有光速的概念 , 当时的人普遍遵循的是牛顿的”绝对时空观“ , 即空间和时间具有绝对性 , 彼此之间没有任何的联系 。
甚至在19世纪之前 , 人们根本没有意识到光其实跟声音一样 , 是有传统意义上的传播速度的 。
还认为宇宙中光速最快?醒醒吧,这四个速度远超光速
文章图片

而这一切旧有的观念 , 随着爱因斯坦相对论的提出 , 全部被扫进了历史的垃圾堆 。 因为相对论统一了时空观 , 让人类更加接近宇宙本质 , 同时也给人类物理学的发展提供了重要基础 。
既然相对论对人类的作用如此之大 , 而各种实验也验证了它的正确性 , 那么为什么其核心内容却和事实不符呢?这是不是相对论的漏洞呢?
还认为宇宙中光速最快?醒醒吧,这四个速度远超光速
文章图片

其实这并非相对论的漏洞 , 就像上文所说的那样 , 相对论所约束的实际上是有静态质量的的物体 , 而那些没有静态质量的物体并不在相对论的约束范围内 , 所以它们超光速和相对论并不相悖 。
那么宇宙中究竟有哪些速度是远超光速的呢?一起来看看:
一、宇宙爆炸瞬间的速度
还认为宇宙中光速最快?醒醒吧,这四个速度远超光速
文章图片

通过对遥远星系散发出的光的研究 , 著名天文学家爱德文·哈勃在1929年建立了”哈勃定律“ , 提供了宇宙在不断膨胀的实例证据 。
在此基础之上 , 随着20世纪60年代宇宙微波背景辐射的发现 , 科学家们得到了一个惊人的结论:宇宙是有起点的 , 而这个起点是发生在138.2亿年前的一场无法想象的爆炸 。
还认为宇宙中光速最快?醒醒吧,这四个速度远超光速
文章图片

在爆炸发生后的10^(-35)秒至10^(-33)秒之间 , 宇宙发生了暴涨(inflation) , 从而诞生了基本粒子和各种作用力 。
科学家们认为 , 宇宙处于这个阶段时暴涨的速度是远远超过光速的 。 举个简单例子 , 在暴涨之前一个区域的大小约为1厘米 , 相当于一个玻璃球的大小 , 而经过10^(-33)秒的暴涨 , 玻璃球大小的区域变成了1千万光年 。
还认为宇宙中光速最快?醒醒吧,这四个速度远超光速
文章图片

我们知道光速约为每秒30万公里 , 在用光速乘以暴涨时间之后 , 得到的距离为10^(-25)米 , 而这个距离比原子核的直径还要小100亿倍 。
也就是说当玻璃球大小的区域变成1千万光年时 , 光都没用飞出一个原子核的距离 , 所以暴涨的速度是远超光速的 。
二、宇宙膨胀速度
还认为宇宙中光速最快?醒醒吧,这四个速度远超光速
文章图片

从爱德文·哈勃发现红移现象开始 , 科学家们就已经知道了宇宙在不断膨胀 。 而可能许多人不知道 , 宇宙膨胀的速度实际上让光速都望尘莫及 。
那么科学家们究竟如何知道这一点的呢?方法非常浅显 , 在对宇宙长时间的观测之后 , 科学家们发现整个宇宙的可观测范围在920亿年光年 , 这远远超过了宇宙138.2亿年的实际年龄 , 而对此唯一合理的解释就是宇宙膨胀的速度大于光速 。
还认为宇宙中光速最快?醒醒吧,这四个速度远超光速
文章图片

不仅仅是单纯的观测 , 通过计算也能够得到这个结论 。 科学家们通过宇宙中的标尺——造父变星 , 计算出了星系退行速度与距离的比值 , 即宇宙膨胀率 。
就算宇宙膨胀率是一个很小的值 , 只要乘以足够大的距离 , 那么就能得到远超光速的速度 。 而这也说明了 , 距离我们越远的星系 , 远离我们的速度越快 , 也就意味着空间膨胀的速度越快 。
还认为宇宙中光速最快?醒醒吧,这四个速度远超光速
文章图片

值得一提的是 , 即便人类未来掌握了光速飞行的技术 , 那么也仅能到达可观测宇宙中3%的星系 , 另外的97%已经永远离开了我们的掌控范围 。
三、量子纠缠的速度
还认为宇宙中光速最快?醒醒吧,这四个速度远超光速
文章图片

随着近些年有深度的科幻作品增多 , 以及我国在量子领域不断取得的突破 , 许多人开始了解和关注量子力学 。 而量子力学中最耳熟能详的一种现象 , 可能就是”量子纠缠“了 , 毕竟它曾被爱因斯坦嘲讽为“鬼魅般的超距作用” 。
然而时代的不断发展、实验的不断进行 , 事实证明爱因斯坦错了 , 因为2015年11月发表在《物理评论快报》上的一篇文章 , 彻底证实了量子纠缠的存在 。
还认为宇宙中光速最快?醒醒吧,这四个速度远超光速
文章图片

事实上 , 如果忽略距离因素带来的影响 , 从某种不严谨的角度来看 , 无延时且相互同步的量子纠缠 , 其实也是一种超越光速的速度 。
四、穿越虫洞的速度
还认为宇宙中光速最快?醒醒吧,这四个速度远超光速
文章图片

在路德维希·弗莱姆提出虫洞理论之后 , 这个脑洞大开的理论很快吸引了许多科学家的关注 , 其中不乏像爱因斯坦这样的科学家 。
在20世纪中叶 , 受限于当时的科技水平 , 许多科学家研究之后认为 , 虽然人类理论上能够利用虫洞进行星际旅行 , 但是由于虫洞入口的引力巨大 , 所以实际上根本不可能被人类所用 。
还认为宇宙中光速最快?醒醒吧,这四个速度远超光速
文章图片

但是随着科技的不断发展 , 新物质的不断发现 , 有科学家提出可以用“负能量”来中和虫洞入口巨大的能量场 , 使之迅速的稳定下来 , 从而供人类星际旅行所使用 。
然而就和虫洞理论一样 , 人类对于负能量的研究还处于起步阶段 , 根本不知道什么时候能将理论用于解决实际问题 。
还认为宇宙中光速最快?醒醒吧,这四个速度远超光速
文章图片

不过话说回来 , 说穿越虫洞的速度是一种超越光速的速度应该很好理解 。 例如宇宙中有A、B两个点 , 它们之间的距离为20光年 。
如果有一条虫洞分别连接这两个点的 , 而穿越这条虫洞的时间仅为几天 , 那么从某种角度看 , 这就是一种超越光速的速度 , 毕竟连光需要走20年的距离 , 现在只要几天就能够跨越 。
【还认为宇宙中光速最快?醒醒吧,这四个速度远超光速】看完了这四种比光速更快的速度 , 相信许多人都发现了 , 它们本质上都和空间有关 , 也就是说并不在相对论的约束范围内 , 所以和相对论并不冲突 。


    推荐阅读