爱因斯坦是说有质量的物体不可能达到光速,他又说宇宙膨胀超过光速,是否自相矛盾?

宏乐183


爱因斯坦是个伟大的科学家,把毕生精力投放于科研中,发现了相对论,不能不说是个奇迹。



但是,我们要客观,现实地看问题。

我认为:物理学家的一切论断,都是根据自己所掌握的已知材料,进行猜想的。

符合实际,经得起推敲和证明的,才是科学的。

不符合实际,经不得起推敲,没法证明的,不是科学的。

昨天我说过了,光粒子是有质量的。因为:

凡是物质都是有质量的。物质放出来的应该是物质。光粒子是物质放出来的,所以光粒子也是物质,所以光粒子也不有质量的。只不过光粒子的质量特别渺小,只有质量特别巨大的物质才能吸引它。使它无法逃逸。


有质量,才会有速度。没有质量是没有速度的。

爱因斯坦根据星光的红移,说的宇宙在膨胀,是有道理的。如果宇宙膨胀真的超光速,那么,必然有比光粒子质量还小的物质。


创新数


爱因斯坦的相对论不允许物质的运动速度超过光速,或者说不允许能量、信息的传递速度超过光速。而在宇宙中足够远的两个位置可以找到这样两个物体,它们相互远离的速度会超过光速。这和是否违背了爱因斯坦的相对论?不,并没有违背相对论。

宇宙诞生于138亿年前的一次大爆炸,目前可观测的宇宙半径大约是465亿光年。有人可能会觉得奇怪了,即使以光速向前运动,乘以运动的时间138亿年,得到的结果是138亿光年。宇宙的半径怎能超过138亿光年?这两个数据是不是至少有一个错了?

需要明确的是,不论是138亿年的宇宙年龄,还是465亿光年的可观测宇宙半径,都是天文学家经过大量天文观测得到的结论,并在科学界得到了广泛的共识。宇宙的可观测半径之所以超过138亿光年,是因为宇宙空间膨胀的原因。试想一下,在一个洞穴口有很多蚂蚁,某一时刻这些蚂蚁以速率v各自向各个方向出发,经过时间t蚂蚁到洞穴的距离就是vt。倘若蚂蚁爬行的同时,地面也跟着膨胀,经过时间t后蚂蚁到洞穴的距离就会超过vt。

宇宙可观测的半径超过138亿光年就类似于蚂蚁爬行时地面也跟着膨胀,宇宙膨胀是整个空间在膨胀,并非只是所谓的宇宙边界在向外扩张。上世纪初,天文学家哈珀发现银河系以外的星系大多存在着红移现象,这说明这些星系在远离我们而去,并且距离银河系越远的星系红移现象越明显。哈珀的发现是宇宙膨胀的有力证据。目前观测到的哈珀常数为H=67.80±0.77km/s/Mpc,即距离每增加一百万秒差距,退行速度增加67.80千米每秒。这样距离我们足够远的位置,天体离我们远去的速度就会超过光速。

宇宙膨胀速度超过光速并没有违反相对论,这种膨胀并不能使能量或信息超过光速传递。相对论以及哈珀定律都是研究宇宙所需要的强有力工具。


刁博


目前被主流科学认可的超光速事实有两个:第一个就是本问题中所说的宇宙膨胀超光速;第二个就是量子力学里提出的量子纠缠现象是超光速的,并且被认为是瞬时完成的


那么有人可能就会比较迷惑,爱因斯坦的相对论不允许超光速的存在,那么这两个例子岂不是推翻了爱因斯坦的相对论?实际上并非如此,看问题要细致从本质上来看。爱因斯坦的理论不允许超光速,可以准确的总结为以下两点:

  1. 任何有静止质量的物体达不到光速,理论上只能无限接近于光速。最简单的例如光子是没有静止质量的,光子的速度即是光速;
  2. 信息的传递速度不允许超光速, 现代信息交流最快的就是光速,电磁波实现相互之间的交流吗!而量子纠缠恰恰是不传递信息的,因此超光速和爱因斯坦的理论不矛盾。现在发展的量子通信本质上是对信息的加密,并非是运用量子纠缠的实现通信目的。

而本问题中所说的宇宙膨胀本质上来说,膨胀的也是空间并非是实际物质,因此也并不违反爱因斯坦光速限制。按照哈勃定律距离我们越远的星系退行速度就越快,目前已知距离我们最远的星系退行速度已经达到三倍光速,当然了更准确的来说是空间的膨胀速度。


这也意味着距离我们最远的星系我们永远都看不到它的星光,并且随着时间的推移宇宙膨胀速度会越来越快。由于暗能量的存在宇宙的膨胀已经开始加速膨胀,并且速度会越来越快。



科学黑洞


自然界是不连续的,存在着质的变化。所以,创造我们人类并且仍然在影响着我们人类的宇宙,只是自然界的一部分。在其解体之前,宇宙是一个相对独立的封闭体系。

又由于普朗克常数h的被发现,以及所有的物理现象都需要用该常数给予解释,说明我们的宇宙是量子化的,确切地说是由不可再分的量子构成的。

此外,由于物体的体积只是粒子高速运动产生的屏蔽效应;而且,当我们的认识超出宏观范围时,发现物体的行为需要外在的物理背景来给予说明,如微观粒子具有波动性。说明空间和物质并非我们原来认为的,即空间只是承载物体的几何框架以及物质具有实体性。这是一种陈旧的机械宇宙观。

于是,我们获得了一个新的量子宇宙观:

离散的基态量子构成空间,受到激发的量子成为光子(能量),由高能量子组成的封闭体系就是物质。一切物理现象都只是量子的三种不同状态的相互影响、相互作用和相互转化的结果。

所以,宇宙的膨胀速度和宇宙内部传播的速度(光速)是两个完全不同的概念。

宇宙膨胀的速度取决于宇宙内外部能量密度即压强的对比,类似气球🎈的膨胀。

宇宙内部的传播速度即光速则取决于光子的静质量和宇宙内部空间的量子密度。

上述两个速度的变化是反向的,宇宙膨胀的速度会随着宇宙的膨胀而减小,宇宙内部的传播速度即光速却会随着宇宙内部空间密度的下降而增大。

因为,光速是光子维持其相对于空间势能的速度。类似赤脚🦶划水运动,水的比重越小,需要维持站在水面上的速度就越大。

总之,宇宙膨胀的物理机制不同于宇宙内部传播的物理机制,因而宇宙的膨胀速度不受宇宙内部传播机制的限制,是可以超过光速的。


淡漠乾坤


如果爱因斯坦还活着,我想当面问他一个问题,空间膨胀了,这个空间不属于物质,你怎么定意这个空间??气球上的线远离了,气球膨胀了,气球是不是属于物质??地面膨胀了,蚂蚁远离了,地面属不属于物质??没有物质参予的空间膨胀有何意义??空间??搞笑了,你定意这个概念是不是想自圆光速最大理论的正确性??光速不变就像是哥白尼的地心说一样经不起任何推敲,迟早要被推翻的。当光速被超越,我们回过头来看看会想到以前的想法多么可笑,光速和音速一样不过是一个速度而已,没有什么是不可能超越的,不过和音障一样光障更强大,突破这个速度比音爆更加炫丽而已,我们不要太想当然了!!


邢敛锋


两个悖论!

狭相一一车轮悖论! 比如说,大地上跑着一列火车。火车(设为A惯性系)、大地(设为B惯性系)。再假设火车速度为0.5C(C为光速,C=300000000m/s)。火车每个车轮周长为1.5m。火车上有一个10ns(纳秒)钟,每10ns,该钟指针转一圈。 如按牛顿力学:无论对于A系(火车)或B系(大地):每过10ns,钟(指针)与车轮都同转一圈,按车轮周长算:火车向前行走1.5m。也就是火车速度都是0.5C,无问题。 可是,假如按照狭义相对论,对A系观察者速度无问题(V=0.5C),而对B系观察者:按照相对时间公式计算,对于B系(大地)观察者:自己时间每过11.547ns,火车上的钟(指针)与车轮才能转一圈(对B系观察者:A系时间慢,A系钟只能走10ns),由于实际车轮1.5m的周长限制,火车在11.547ns(B系时间)时间内,最多走1.5m。而1.5m除以11.547ns,这速度不等于而是小于0.5C(1.5m/10ns=0.5C)了,速度对不上帐了!这就等于对狭相公式构成悖论!

总结:狭义相对论说,对于B系(大地)观察者来说,对方(A系)的时间慢了,既A系上的10纳秒钟(指针)与车轮都转的慢了,导致对于B系观察者,火车速度与原假设的0.5C速度对不上账了。可由此判定:狭义相对论错误!

注:

1、按狭相,对于观察者来讲算速度,要用各自的静长度和本征时!如对大地上的观察者,光在大地上每秒走30万公里;而对火车上的观察者,光在火车上每秒走30万公里!各自用静长度和本征时,算速度!这里的静长,指观察者其自己所在惯性系的空间长度!

2、如果换低速问题一样存在,只是速度差的小而已!

广相一一高山悖论!

设:在净高为3000米的高山上,修一个恒温恒压室,一个风扇在该室内。在山脚下修一个大型恒温恒压车间,发电机在该车间里发电。可用超导电缆(现在已有生产的了)连接发电机与风扇。恒温恒压室、恒温恒压车间、超导电缆所用电能由其他电源提供!该发电机发出的电能,带动风扇不停的转动。为了简化分析,假设电路工作在串联谐振条件下。

根据电工学:

Pt(风扇消耗)+Pt(线路损耗)=Pt(发电机发出),t(时间)必须相等,否则公式不成立!

可以把线损电阻看成负载的一部分:

T(P1+P2)=TP3

说明,P1为风扇功率,P2为线损功率,P3为发电机输出功率!串联回路,电流相同,输出电压=含线路电阻的负载电压,等号两边功率必然相等(P=UI)!这样时间也必须相等,否则公式不成立!

T(P1+P2)=TP3,公式可以分开写:TP1+TP2=TP3,各时间差也必须相等!

按照广相,发电机(低海拔)时间慢,电风扇(高海拨)时间快,那么上述公式就不成立了!所以说广相违背了电能公式!电能公式是应用公式,这样错的只能是广相!

注:

1、电流:是指单位时间内通过导线某一截面的电荷量。如果高、低处时间不等,岂不违反串联电路,电流相同的原则。

2、基尔霍夫第一定律,流入某一网络(或节点)的电流和,等于流出该网络(或节点)的电流和!

3、电风扇也可换为发热纯电阻或电灯。

4、发电机、风扇的位置也可以互换分析!


香烟飘渺35


爱因斯坦关于光速不变原理,说的是真空环境下,对于有物质来说,光速是最大值。注意,这里说的是物质而非其它概念。假如我们说的是非物质的东西,那么它的速度是完全可以超过光速的。


比如我们的宇宙本身,他是时间、空间、物质等一切存在的集合体。那么它自身的膨胀速度就可以大于光速,因为宇宙本身并不是物质,所以并不受光速限制。还有,我们也不能够把相对论中光速最大值的限制原则乱用,比如有些“速度”,是明显可以超过光速的,然而并不意味着相对论就是错误的,比如说计算机运行速度,可以甩开光速无数倍。


之所以很多人对于宇宙膨胀速度大于光速出现疑问,关键就是对于相对论和光速不变原理的不理解。把速度不能够超过光速扩大了应用范围,认为任何事件都速度都不能够超过光速。再举个例子,光在介质中速度会比真空中慢,通过一些手段我们甚至可以“冻住”光子,这时候光速就很慢。有些人就会说,不是说光速不变吗?这里怎么变了?而且,“冻住”的光子,我们的速度都可以超过它。这些问题的出现,都是源于我们对相对论的不太理解。


还有量子纠缠,其速度也是瞬时完成的,比光速快的多。这时候也会有人问,不是说任何信息传递的速度不能够超过光速吗?。这个疑问,则源自于我们对于量子纠缠的不理解。量子纠缠本身并没有信息传递,它生来就这这样。所以,也不违反相对论。不过,不理解也情有可原,因为爱因斯坦当时也没整明白,也误以为量子纠缠超光速了。


科学探秘频道


答:并不矛盾,相对论要求的是有效信息传递速度不能超过光速,宇宙膨胀虽然超过光速,但是并不能用来传递有效信息。


爱因斯坦在1905年建立狭义相对论,以光速不变原理和狭义相对性原理为基础,推导出物体运动速度不能超过光速,而且有静止质量的物体不能达到光速,只能无限接近光速。

其实早在麦克斯韦建立电磁学方程组时,就发现光速可以根据真空介电常数(ε0)和真空磁导率(μ)推导出来,由于ε0和μ均为常数,而且这两个常数不依赖于参考系,意味着光速c也不依赖于参考系成立,所以在麦克斯韦方程组中,已经暗示了光速不变原理。

经典力学为了解决这个困境,反而引入了错误的“以太”,后来爱因斯坦正式把光速不变作为基本原理,也就彻底摧毁了以太模型。


本质地说,相对论中要求的速度上限,是说有效信息的传递速度不能超过光速,由于任何物体都可以承载信息,所以物体的运动速度自然不能超过光速。

但是在实际当中,存在一些超光速现象,比如量子纠缠的速度就是超光速的,还有宇宙膨胀速度也可以超过光速。

根据哈勃定律(Vf = Hc x D),哈勃常数Hc=67.80±0.77(km/s)/Mpc,我们可以计算出,以目前宇宙的膨胀速度计算,对于相距144亿光年的两个星系,因为宇宙膨胀导致的退行速度已经达到光速。


目前我们可观测宇宙的实际直径大约是930亿光年,所以在我们可观测宇宙两端的星系,远离速度已经超越了光速。但是这并不违背相对论原理。

因为我们无法利用宇宙膨胀速度来传递有效信息,量子纠缠的速度也是一样的,我们无法利用量子纠缠来直接传递信息,所以量子纠缠的速度可以超越光速;在量子通信当中,只有传统信息和量子纠缠产生的随机信息相结合,才能实现有效信息的传递,从而达到加密效果,但是量子通信整体是不能超光速的。


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艾伯史密斯


我们都知道宇宙间最快的速度就是光子运动的速度,也就是光速,光速有多快呢?光在真空中沿直线传播的速度为30万公里每秒,这个速度意味着如果光可以走曲线的话,那么它可以在一秒钟的时间里围绕地球的赤道运行七周左右。


一百多年前,伟大的科学家爱因斯坦提出了著名的相对论,而相对论的一个重要基础就是光速不变假设,如果光速不变不能成立的话,那么整个相对论的大厦就会轰然崩塌。现在已经论证了,光速不变原理是正确的,而除了光速不变原理之外,通过相对论还可以推导出一个重要的结论,那就是宇宙间光速最快理论,这个理论认为,宇宙间信息传递最快的速度就是光速,不可能有物体运动的速度超越光速,如果有的话那么就是违背相对论,反之,也就是证明了相对论是错误的。


那么宇宙间就真的没有速度超越光速吗?答案是否定的,举一个例子,宇宙膨胀的速度就超越了光速,但是这却并没有违背相对论。为了了解实际情况,我们先来简单了解一下什么是宇宙膨胀理论,宇宙膨胀理论认为,我们的宇宙最初是一个密度无限大,体积无限小的奇点,而在138亿年前的某一瞬间,这个奇点突然发生热爆炸,随后其体积不断膨胀,体积越来越大,生成的物质也越来越多,最终形成了我们今天的宇宙。

而宇宙膨胀直到今天还在继续着,而且还会继续存在很多年,多年以前,科学家就已经发现,宇宙膨胀额速度在一定范围内已经超越了光速。说到这里可能很多朋友会有疑问,那就是前面不是已经说过了光速才是全宇宙间最快的速度嘛,那么为什么这里出现了宇宙膨胀的速度超越了光速呢?这难道不违背相对论吗?


其实不然,宇宙膨胀速度其实跟一般物体运动的速度是不同的概念,简单来说,宇宙膨胀的速度不会带来任何的信息传递,不会像光的传递一样向遥远空间传递信息。打个比方,宇宙的膨胀就好比是什么呢?用烤面包来举例子吧,一个刚做好的面包块(生的),上面均匀撒满了葡萄干,然后把这个面包放进烤箱里面烤,假设面包各个方向的膨胀率是一样的,那么相同时间里面,距离近的两个葡萄干之间相互远离的速度比不上距离远的两个葡萄干相互远离的速度。同样的道理,宇宙的膨胀也是一样的,距离越远的两个参考物,相互离开的速度越大,表现为宇宙膨胀的速度越大。实际上,宇宙的年龄只有138亿岁,而宇宙的实际半径可能超过430亿光年,所以说,宇宙膨胀的速度超越光速没什么问题。


镜像科普


爱因斯坦说的有质量物体不能达到光速指的是有质量的物体不能通过有限加速达到光速,这是根据光速不变原理建立的四维时空推理得到的。

爱因斯坦在提出狭义相对论时设定了一个公设——光速不变。根据光速不变可以建立了一个包含时间维度的四维时空,而在四维时空中,速度的极限就是光速!因此爱因斯坦在根据光速不变推出了两个洛伦兹变换公式,即时间膨胀和空间收缩公式后,根据光速上限推出了第三个洛伦兹变换公式——质量膨胀公式。

而爱因斯坦正是用这个质量膨胀公式解释了物体在持续加速过程中能量的去向问题,并且那条物理学上最简洁公式——质能方程就是根据质量膨胀公式推导出来的。

而高速运动下的质量膨胀同时表明了速度存在上限——光速。由于越接近光速,质量膨胀越严重,如果达到光速质量会无限大,这显然是不可能的,因此有质量物体必然无法达到光速。

那么宇宙膨胀超光速又是怎么回事呢?这其实是时空自身在膨胀,这与物体在时空中运动是不一样的,物体在时空中运动会产生相对论效应,导致产生速度上限。但是时空自身的膨胀并不会导致其中物体产生相对论效应,因为是物体周围的空间膨胀了,物体在空间内的运动速度并没有改变,因此并不受光速极限的限制。

因此相对论并不限制宇宙膨胀超光速,相对论并没有自相矛盾。

另一方面,基于因果律,除了物体运动不能超光速,爱因斯坦还提出了信息传递不能超光速。这是由于假如信息传递超光速,因果律就会被破坏,会导致结果可以发生在原因之前,然而爱因斯坦要求相对论是符合因果律的。

那么宇宙膨胀会导致信息传递超光速吗?事实上并不会。因为由于宇宙膨胀导致彼此超光速远离的两个个体间无法实现有效的双程通信,也就是说两者之间无法传递信息。因此宇宙膨胀超光速并不违反相对论。


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