01.03 光速並非最快,宇宙中四種超光速現象,你知道哪些?

如果要問宇宙中什麼東西的速度最快,相信幼兒園小朋友都知道“光”的速度是最快的,也正因為光的速度最快,所以在宇宙尺度下一般都採用光年作為距離尺度,而且經過多年的實驗研究,“光速不可超越”和“光速真空恆定”,已經成為了一個公認的事實。

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但是你知道嗎,其實從某種角度上來看,光速並非宇宙中最快的速度,還有許多速度實際上是超越了光速的。那麼為什麼會出現這種情況呢?這是不是代表“光速不可超越”這條定律出現了錯誤?

事實上這個條定律並沒有出現任何錯誤,只是人們對這條定律理解出現了錯誤,也可以說是理解不夠到位和深入。

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不過說起光速,就不得不提到一位改變了世界的科學家——阿爾伯特·愛因斯坦,正是他打破了固有的時空觀,開啟了認識宇宙本質的大門。

在愛因斯坦之前,人們普遍認為光並沒有所謂的“速度”,它通常是瞬間到達某地,同時也認為宇宙是一個無限大沒有盡頭的空間,但是因為愛因斯坦的出現,這一切常規的認知都被打破了。

他提出的相對論讓人們對光速、對宇宙有了新的認識。更主要的是,經過近百年的實驗研究,也證明了相對論的準確性、適用性以及權威性。

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既然相對論是正確的,“光速不可超越”和“光速真空恆定”又是其核心內容,那麼為什麼宇宙中還存在超光速現象呢?難道相對論還有某些漏洞或者錯誤?

實際上相對論所定義的只是有“質量”的物體,對於宇宙中那些沒有質量的存在,相對論當然也就不適用於它們了,所以這並不是相對論錯了。

說了這麼多,相信大家非常好奇宇宙中究竟有哪些“超光速”現象,下面就一起來看看吧,順便看看你知道幾個。

一、宇宙大爆炸的瞬間


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根據對宇宙數百年的研究,科學家們從諸多細節中發現了一個驚人的實事:現在的宇宙源於一百多億年前的一場爆炸,而宇宙在爆炸之前是一個密度、質量無限大且體積無限小的點,科學家將這個點稱為“奇點”。

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在這場宇宙起源的爆炸中,爆炸瞬間的速度是遠大於光速的,因為在爆炸的瞬間才產生了空間和時間的概念,而“光速”不過是爆炸瞬間產生的空間中,一個小小的把戲而已,科學家們將這個現象成為“視界疑難”。

當然了,雖然宇宙形成瞬間的複雜程度已經完全超出了人類的認知,但是因為光速本身就是空間內的一種定義,所以這和相對論並無衝突之處。

二、宇宙膨脹速度


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從哈勃觀測到“紅移現象”,人們就開始知道宇宙是在膨脹的,但是相信有許多人並不知道,宇宙的膨脹速度可以說是將光速遠遠的甩在了身後。

那麼科學家是如何知道宇宙膨脹速度遠大於光速的呢?其實很簡單。根據宇宙大爆炸理論,宇宙誕生至今大約有138億年左右,但是根據觀察,宇宙目前的可觀測直徑卻在920億年光年左右。

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如果膨脹速度小於或者等於光速,那麼顯然可觀測直徑不會是920億光年以上,所以唯一的解釋就是宇宙膨脹速度是遠大於光速的。

當然了,就和上面的例子一樣,因為空間本身並沒有任何質量,所以它膨脹的速度超越光速也並不違背相對論。

三、量子糾纏效應


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現在之所以大部分人知道量子糾纏,其實無外乎兩個原因,第一是因為在量子研究的領域,我國現在一直走在國際的最前列,第二則是因為近些年大火的科幻小說《三體》中,曾經多次出現過過於量子糾纏,以及使用量子糾纏進行通訊的情節描述。

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那麼什麼是量子糾纏呢?其實很好解釋。假設宇宙中有兩個互為糾纏狀態的粒子,哪怕這兩個粒子相隔無限遠,只要其中一個粒子做某種動作,那麼另一個粒子將會忽略距離帶來的影響,無延時的同步另一個粒子的動作。

因為能夠忽略距離這個至關重要的因素,所以從某種不嚴格的角度上來看,量子糾纏也是一種超光速現象。

四、穿越蟲洞


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自愛因斯坦和納森·羅森完善蟲洞理論以來,許多科學家將自己畢生的精力奉獻給了這個看似科幻的理論,因為它對人類文明有著至關重要的意義,甚至能夠決定人類文明的發展上限。

當然了,如果看不到一絲成功的可能,僅僅停留在理論上的話,眾多科學家也不會為之奉獻一生,恰恰是因為看到了這個非常科幻的理論有成功的希望,所以才吸引了眾多科學家前赴後繼的為之奮鬥。

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經過大半個世紀的研究科學家們認為,想要在宇宙中創造出聯通兩地的蟲洞,必須要破壞某處空間的穩定性,或者讓某處空間發生扭曲變形,這樣才有成功的可能。

不過,因為受到了科技水平的限制,雖然看到了這個理論成果的可能性,但是因為無法進行實驗和實施,所以它仍然還是個理論。

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而話說回來,穿越蟲洞之所以是一種越光速現象其實很好理解,比如宇宙中有AB兩點他們之間相距2光年,現在在他們之間構建一條蟲洞,而穿越這條蟲洞只需要花費5天,從某種意義上來看,這確實是一種超光速現象,因為原本“光”需要走兩年的路程,現在只需要5天就能完成了。

值得一提的是,這和相對論也沒有衝突的地方,因為它並非直接賦予交通工具超越光的速度,而是另闢蹊徑改變空間結構,從而獲得了和超光速一樣的結果。

光速並非最快,宇宙中四種超光速現象,你知道哪些?


看到這裡相信有的朋友已經發現了,以上列舉的四種超光速現象幾乎都和空間有關,並沒有出現違背相對論、傳統意義上的超光速現象出現。當然了,目前沒有發現不代表沒有,畢竟人類對於宇宙的研究才剛剛開始,宇宙中還有許多科學難以解釋的事情,等著人類去揭開它們神秘的面紗。


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