Question

光速到底有多快呢？宇宙中有没有可以超越光速的存在？

Answer 1

1905年，爱因斯坦发表了狭义相对论，轰动了整个世界。

通过狭义相对论，爱因斯坦带领人类认识了另一个物理世界。他指出：时间和空间都是相对的，只有一种现象是恒定的，可以将时间和空间联系到一起，那就是光速。

同时，爱因斯坦也告诉我们：光速是宇宙中最快的速度，没有什么可以超过光速。

目前我们知道，光速是差不多每秒30万公里。

这是个什么概念呢？

要知道，地球的直径是12756公里，周长就是差不多40000公里。我们坐飞机出国动辄几个小时甚至十几个小时，而光速围绕整个地球转一圈，仅仅需要1/7秒。

地球到月球的距离，平均是38.4万公里。对于光来说，不过是1.225秒的事儿。

地球到太阳的距离，大约是1.5亿公里。按照光的速度，也仅仅需要8分20秒。

然而放眼到宇宙，光速似乎又有点不起眼。想要飞到距离太阳最近的恒星——比邻星，大约需要4.24年。

如果光想要跨越银河系的两端，至少需要100000年。

想要抵达仙女座大星系，光也要用掉250万年的时间才可以。

至于穿越整个宇宙，就更不要想了。

似乎光速也不足以统治整个宇宙，然而爱因斯坦的结论让我们更加绝望：宇宙中没有可以超过光速的物质。

那么，为何光速不可以被超越呢？

根据相对论的描述，一个移动的物体速度越大，质量也会越高。这个现象平时我们感受不到，因为速度实在太低。不过，当这个速度接近光速的时候，就变得非常明显了。

当一个物体开始加速的时候，它移动越来越快，质量越来越大。

根据牛顿的经典力学，质量越大，想要给它加速就要提供更大的力才可以。

因此，随着一个物体的加速，推动它的力就要越来越大，才能保证它的加速。

然而问题在于，这并不是单纯地堆积能量和力就可以的，因为在接近光速的时候，物体加速所需的力将呈几何级别剧增。

当这个物体无限接近光速的时候，它的质量也会变得无限大，也需要无限的能量才能够继续加速，这显然是不可能的。

而对于光来说，就不一样了。

光的本质，其实是光子。

光子是宇宙中非常特别的一种粒子，它具有波粒二象性，也就是说，它既有波的特点，也有粒子的特点。

另外，光子还有一个特性——它没有质量。

因此，即使光子无限接近光速，但无限大乘以0还是0，所以光子并不像实际的物体一样需要无限的能量才能加速，它本身就可以达到光速（至于光子的质量为何是0，那就比较深了，还要把上帝粒子扯进来，这里不做解释）。

目前科学家已经测定，光速299792458米/秒。注意，这个数字不是一个近似值，它后面不需要跟任何小数点。因为，在1983年的时候，科学家定义：1米的长度就是光在真空中于1/299792458秒内行进的距离。

这里我们也注意到，光在真空中的移动速度，才是最快的。当光子处于别的环境下时，移动速度会变慢。比如在我们生活中，由于有空气的作用，光速会略微降低。而如果是在玻璃中传导，光速只有真空中的2/3。

光速对于我们这个宇宙来说，有着至关重要的作用，对于我们了解宇宙的本质也非常关键。因此，科学家们还将持续对光和光子做细致的研究。就像我们前几天分享的一篇文章，光甚至可以帮助我们的航天器不携带任何能源就在宇宙空间穿越。

在未来，光还会让我们的生活更加奇妙，你期待吗？