超過音速會音爆,超過光速會不會光爆?

如果說一切都是錯的


這個問題在歷史上拿到了一個諾獎!

的確,超光速的帶電粒子會產生大量光子,這種現象完全可以稱為光爆。發現者和確認這個現象的物理學家叫切倫科夫,因此現在物理學界把這種現象稱為切倫科夫輻射,而不是光爆。而切倫科夫也因為這項研究而拿到1958年的諾貝爾物理學獎。

圖示:核反應堆的“光爆”現象,因為核反應堆釋放出一些在水中跑得比光還快的粒子,於是產生了大量光子,讓泡在水中的核反應堆呈現出誘人而危險的藍光,這些光被稱為切倫科夫輻射。


等一下,愛因斯坦的狹義相對論不是說,超光速是不可能的,光速就是宇宙中最快的速度,那怎麼還會有超光速粒子存在?是啊,愛因斯坦的狹義相對論的發表,的確讓一些人錯過了諾獎,大多數人就此認為光速不可超越,不管在什麼條件下都無法超越!


但現在我們知道事實不是這樣,不能超越的光速僅僅是真空光速!但悲哀的是,當時的許多科學家並未清晰地意識到這一點。因此他們錯失了一個諾獎,或者您也可以這麼想,正因為大多數科學家都默認任何光速都是無法超越的,因此這樣的發現和突破才值得一個諾獎!


  • 因此現在光速這個詞就有了兩個含義:

一者是真空中光子的速度,這個速度無法被超越。

另一個含義則是光子的實際速度,但光子在不同介質中運動時,就不再能保持速度榜冠軍了,這時候就給了其它粒子超光速的機會。


光子不僅能在真空中運動,還能在許多其它介質中運動,比如在空氣中,在水中,在玻璃、鑽石這類透明材料中等等。在不同的介質中,光子的速度不一樣,當然這些介質中的光速只會比真空中的光速慢,而不會比真空光速快。當光速發生變化時,就會讓光在穿過不同介質的接觸面時,發生折射現象。

圖示:要解釋生活中常見的光折射現象,我們就得承認光是一種波,並且認識到折射現象的本質是因為光波在不同介質中傳播時的速度差異造成的,最早把這一現象研究透徹的科學家是惠更斯[1]。

圖示:折射率就是真空光速和介質光速的比值,折射率越大表明,光在這種介質中的運行速度越慢。


現在,物理學家已經有了許多實測數據,因此我們知道在不同介質中光子的速度差異很大,如果真空光速記作C,那麼光在生活中常見介質裡的速度分別為:

  • 空氣中的光速為99.97%C

  • 冰中的光速為76%C

  • (20攝氏度)純水中的光速為75%C

  • 酒精和丙酮中的光速都是73.5%C (在水杯中小心加入純酒精,能看到兩種液體的接觸界面,就是因為光速差異導致的折光現象,但酒精和丙酮的液體接觸面上就無法看到這樣的分界面)

  • 玻璃中的光速為66.67%C

  • 水晶中的光速為50%C

  • 鑽石中的光速為41%C

  • 晶體碘中的光速為29.94%C


此外不同溶液的折光係數也有差異,和溶質以及溶質的濃度有關係。


超光速導致光爆現象的發現

早在切倫科夫之前,就有人預言過這樣的事情,奧利弗希·維賽德在1888年和1889年,阿諾德索末菲在1904年都曾發表過這方面的理論研究論文,但隨著狹義相對論的發表以及被廣泛接受,曾經預言過超光速之後會發生什麼的物理學家的論文,自然也就被當成過時的論文被人們徹底拋棄了。也有人看到過這樣的現象,放射性物質在水溶液中發光,比如研究鐳的居里夫人就看到過並進行了記錄,但她沒有進一步追問這是怎麼回事,默認這些光是放射性的鐳自己產生的。


但俄國物理學家切倫科夫(cherenkov ),卻專心的探究這個現象,並將其作為自己的博士研究課題,而對放射性物質在水中發光現象的探究,最終讓他獲得諾貝爾獎,雖然他並沒有解釋清楚原因,但他的研究排除了許多可能性,比如是放射性物質直接發出了光子這樣的可能性。


在切倫科夫研究的基礎上,另外兩位物理學家Tamm和Frank最終解釋清楚了這些光子的來源:“這種奇特的輻射不能用任何常見的機制來解釋,例如快電子與單個原子的相互作用或電子的輻射散射。另一方面,如果我們注意到在介質中移動的電子即使是勻速移動,只要它的移動速度大於介質中的光速,它就會發光,那麼我們就不僅可以定性也可以定量地解釋這種現象“。

切倫科夫輻射現象的用處

確定了超光速帶電粒子會發光這事情對物理學很重要,一些非常重要的物理學實驗,依賴對這種現象的觀察,比如日本的超級神岡實驗。這個實驗使用的是神崗的一個廢棄礦山而得名,該實驗的目的是探測中微子以及質子的衰變。理論計算表明當質子衰變時,在水溶液中會釋放出比光速快的電子,於是就會產生切倫科夫輻射,該實驗的目的就是發現這個現象。質子就是普通氫的原子核,質子的衰變速度和宇宙的命運有關,因為宇宙中的可見物質主要是氫。


註釋:

1、惠更斯是光波動說的提出者和捍衛者,但不幸的是他的對手是牛頓,牛頓堅持光的粒子說,導致光的波動說被長期忽視,直到後來有了更多實驗證據,是無法用光粒子說解釋的時候,愛因斯坦站出來成功的將光的粒子說和波動說調和在一起,提出了著名的波粒二象性。


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裸猿的故事


確切的說,不知道。如果“超光速”這種現象可以發生,那麼肯定是發生在“其他宇宙”之中。物理學家有一種推測,認為在“其他宇宙”,光速是速度的下限。在我們的這個宇宙之中,光速是一種基本設定,是不可動搖的宇宙基本規律(甚至有科學家認為光速是數學規律,還要高於物理規律)。無論如何,無論你如何“虐待”一束光,都不能讓光速提高分毫。而在“其他宇宙”,則有不同的物理規律,很可能與我們的這個宇宙大相徑庭。比如,在我們的這個宇宙,光速是所有物質傳遞信息的上限,而在“其他宇宙”,光速很可能是速度的下限。也就是說,在未知的“其他宇宙”,沒有任何一種速度會低於光速,光速是該宇宙的最低速度。理論物理學家提出“多元宇宙”理論,認為宇宙的奇點爆發不在同一時空,這樣,就可能誕生很多個不同樣的宇宙。按照一些科學家的計算,可能誕生10的500次方個數量級的宇宙。但是,按照霍金臨終前的一篇論文,霍金提出,很可能沒有這麼多數量的“多元宇宙”,宇宙的數量及其有限,而且物理規律很可能與我們的宇宙相差不大。這些目前都是紙上談兵,屬於物理學上的“形而上學”,因為“多元宇宙”根本無法用物理實驗的手段驗證。無法驗證的理論,就不能成為科學理論。

不能驗證的說法,分為兩種,一種叫做個人假設,一直叫做科學假設。鬼神的存在,屬於個人假設,再科學上沒有任何意義,因為它們永遠無法提供驗證,也無法預言如何實現驗證。在某一種程度上說,個人假設和個人意淫可以劃上等號。而科學假設比個人假設(個人意淫)高上一個等級。因為科學假設給出了驗證的方法,以及嚴整的數學模型。比如,弦理論就是一種科學假設(雖然她不是科學理論),她給出了驗證弦理論的能量級數,也有數學模型來描述她的美妙。但數學模型也不是萬能的。伽利略曾經用一種完美的數學描述一種新的宇宙模型,然而後來被證明這種模型是錯誤的。

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懷疑探索者


超音速也會音爆,超過光速時會發生光爆現象。當宇宙飛船飛行速度快接近光速時,宇宙飛宙裡乘坐人員等會感到面前有一堵薄薄牆壁,當飛行速度達到光速時,瞬間飛船裡面空間時間流速停止,宇宙飛行速度超過光速,飛船裡面空間時間又恢復正常流速。高度文明智慧人類~外星人根據量子糾纏原理,才能使宇宙飛船飛行速度突破光障現象。宇宙飛船超光速航行動力系統~量子廢墟是根據量子糾纏原理的製造。製造動力系統特殊合成材料具備隔離高溫高壓等可控量子聚變反應容器反應堆裡。容器設備能夠從宇宙空間捕捉無數光粒子在人工製造模式黑洞狀態下強大引力作用下:整個動力循環反應系統:劃分三層光粒子對撞運動部分:上層在引力子作用下:光粒子順時針運動方向,中間引力子作用下光粒子無數對撞現象也就是量子糾纏對撞現象,下層光粒子引力子作用下逆時針運動方向構造整個量子廢墟動力系統,進行全方位不斷間反覆光粒子對撞衝擊疊加釋放強大高能粒子。強大的能量使宇宙飛船飛行速度可控超過光速若干倍飛行。人類科技水平無法觀測到超光速光粒子~量子對撞時發生的現象,人類可以製造強子對撞機進行各種原子,電子,粒子對撞實驗時。可以概率性發現各種原子,電子,粒子等瞬間出現新了原子,電子,夸克,粒子等現象。也可以模彷正反物質瞬間湮滅時發生現象,並且產生光和熱。這是為將來製造宇宙飛船量子動力系統提供最初各種原子,電子,光粒子等理論實驗依據。例如人類現在所謂量子衛星也就是激光衛星。地球人類理解量子糾纏的原理:完全和高度文明智慧人類~外星人理解和使用量子糾纏理論範疇完全不同。


擦肩而過的世界


超光速真的能光爆。達到光速,物質就成為了純能量,但它仍然在原來的宇宙中。超光速產生的光爆將引起時間和空間的擴張,也就是宇宙長大了。超過光速必然會出現撕裂宇宙邊界,產生進入高維空間的趨勢,但高維空間迅速向三維空間坍落(即光爆),使低維物體始終在三維世界中,但體現出來的就是時空的擴張。

我們的整個宇宙正是以超光速擴張,擴張的時空來自於高維世界。


極樂佛


光速是不可能超過的。 如果一定要超過。肯定產生光爆,產生基本粒子,產生物質。能量變物質。


白銀888


雖然真空光速是自然界物質與信息傳遞的最快速度,然而介質中的光速比在真空中都要小。與音爆類似,帶電物質在介質中運動的速度超過介質中的光速,也會產生「光爆」。實際上,這就是大名鼎鼎的「切倫科夫輻射」,在核反應過程中十分常見。


DanielCasio


光速雖然是音速的88萬倍左右,可是一般不會發生光爆。因為光和聲音是兩種不同的東西,1400赫茲的聲音你就死定了,而光速每秒30萬千米,能繞地球2圈半,撞到你都沒事,所以一般不會有光爆。

如果是X射線和陰極射線的話就另談,因為他們是粒子流,而不是光。

黑洞裡面有可能會發生光爆,因為它把空間扭曲了,光也可能發生扭曲而改變性質。


暗黑世紀統治者實體



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