宇宙中有哪些比光速快的現象?

宇宙中有哪些比光速快的現象?

宇宙中有哪些比光速快的現象?

愛因斯坦相對論的認為:任何有質量物體的移動速度都不可能超過真空中的光速。這就是光速的不可超越性,它針對“有質量”物體的移動速度。但我們不甘心,為了研究超光速,又到底有沒有那種,不考慮“有質量”和“移動”,僅考慮兩個物體的之間的關係,比光更快的現象呢?答案是有的,而且人類可能從這些現象中受到很大啟發。

先說四種已存在的比光跟快的現象:

1.量子糾纏

量子糾纏的解釋:在量子力學裡,當幾個粒子在彼此相互作用後,由於各個粒子所擁有的特性已綜合成為整體性質,無法單獨描述各個粒子的性質,只能描述整體系統的性質,則稱這現象為量子纏結或量子糾纏(quantum entanglement)。量子糾纏是一種純粹發生於量子系統的現象;在經典力學裡,找不到類似的現象。

宇宙中有哪些比光速快的現象?

量子糾纏

簡單來說,就是量子之間形成相互影響,一個量子的狀態發生改變,另外的量子也會跟著發生對應改變,這種現象就是量子糾纏。而實驗發現把兩個量子的距離拉到很遠,這種現象仍然有效。量子糾纏中兩個量子相互影響的速度,也就是一個量子狀態改變後,另外一個量子隨之發生對應改變的速度,是光速的幾萬倍。量子糾纏的原理仍然是科學界一個謎團,但量子糾纏的高度保密性、遠超光速等特性讓人類對它的研究沒有斷過。目前我國在量子糾纏領域處於領先地位,我國首次在“墨子號”衛星上實現地星雙向量子糾纏,甚至實現了距離達7600公里的洲際量子密鑰分發,並利用共享密鑰實現加密數據傳輸和視頻通信。

宇宙中有哪些比光速快的現象?

複雜量子糾纏

2.電磁波的相速度

我們知道光具有波粒二象性,光既有粒子的特性,又有波的特徵。而從波的特徵來看,波的傳播不是單純一條直線傳播,而是傳播的時候有波峰和波谷。用一個形象的比喻,光的傳播就像電鑽頭一樣,電鑽頭前進的速度是光速,而相速度,就是電鑽頭旋轉的速度。電鑽頭向前沿直線走,而旋轉的相速度不是直線卻能在光的方向跟光一樣快,所以相速度超光速。但相速度超過光速只是一種非物質的速度現象,也就是說相速度僅僅是光傳播時的現象特性,不可傳遞信息。所以也不違背相對論!

宇宙中有哪些比光速快的現象?

光的相速度

3.宇宙膨脹

天體的普遍紅移現象,表明宇宙一直在膨脹,科學家推測宇宙的膨脹速度超過光速。這個理論的其中一個結果,是我們能看到的宇宙只是宇宙第一部分,我們看不到的宇宙的部分可能由於他們的光線比宇宙膨脹速度慢,而永遠無法到達我們這裡。隨著宇宙膨脹,未來我們能看到的宇宙可能會越來越少。也許我們能看到天體之間很多部分都是黑的,就是因為那些地方的光線的速度比宇宙膨脹速度慢,那些光線已經永遠無法到達地球。宇宙膨脹是空間膨脹,不直接牽扯到物質,所以這種光速不違背相對論。

宇宙中有哪些比光速快的現象?

宇宙膨脹

4.邏輯現象的速度

如果我把一雙手套隨機放到兩個相同的盒子裡。不打開盒子,我是不知道左手套在其中哪一個盒子中。如果我把一個盒子放在地球上,另一個盒子帶到火星。當我打開地球上的盒子,發現為右手套。那我同時就知道遠在火星上的盒子為左手套。從速度來看,火星之間的最近距離,光需要走183秒。而我們在知道第一隻收到是哪一隻的時候,立刻就知道了火星上是另外一隻。這個距離和時間算出來的速度,超過光速。但是這種僅僅是邏輯現象的速度,只是思考兩個物體的關係,並非直接的物理學現象。所以對了解超越光速意義不大。

宇宙中有哪些比光速快的現象?

邏輯上超光速

除了上述四種自然現象之外,在特定境況下,粒子可能超越光速:

如光在水中傳播的時候,光速只有真空光速的75%。而微觀粒子在水中傳播的速度可以超過光速。當粒子在水中傳播速度超過光速的時候,會產生光爆效應,肉眼看起來會形成類似煙花爆炸時的持續光束。光爆效應的原理是什麼?跟飛機超音速飛行產生音爆類似,當飛機飛行速度超過音速,飛機所發出的疏密狀的音波無法跑到飛機前方,所以就全部疊在機身後方,形成了圓錐形狀的音錐和強烈的像爆炸一樣的聲音,這個聲音就是音爆。

宇宙中有哪些比光速快的現象?

水中光速只有真空光速的75%

宇宙中有哪些比光速快的現象?

水中電子速度比光快時發生光爆

另外還有幾種理論上超光速的現象:

蟲洞:

蟲洞是把三維空間進行扭曲,在讓很遠的距離,通過很近距離就可以達到的一種方式。就好像把一張紙彎曲,把紙上的兩個點靠近,在三維空間中兩個點靠近了,但是在二維空間中,兩個點仍然有距離。蟲洞還被認為可以進行時空穿梭,可以回到過去走到未來,於是人們對它的特別嚮往,但人類迄今為止還沒有條件做蟲洞的實驗。

宇宙中有哪些比光速快的現象?

蟲洞對空間的摺疊

曲速引擎:

曲速引擎也叫曲率引擎。是一種運用空間翹曲實現加速最終可以達到超過光速的裝置。愛因斯坦相認為引力是空間扭曲造成的,也是利用產生引力類似的原理,進行空間扭曲。先在曲速飛行器周圍製造人工的空間氣泡,然後把飛行器前後空間進行扭曲,從讓飛行器相對外部空間移動,這種移動由空間扭曲造成,所以跟相對論也不矛盾,並可以超越光速。曲速引擎最初從科幻小說中被構思出來,但具體的曲速引擎實現的原理,至今沒人公佈出來。據說種技術在國外已經有科學家在研發。

宇宙中有哪些比光速快的現象?

曲速飛船

愛因斯坦給了人類光速不可超越性這個邊界,但邊界總是用來突破的,人類的認識就總在突破邊界,總是通過一個邊界的思考找到另外一個邊界。關注指尖科技說,我們和您一起去尋找到世界更多的邊界。


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