宇宙中的最快速度是光速吗,超光速膨胀是怎么回事?

 我来答
gaobaohua30
2020-08-31 · TA获得超过776个赞
知道小有建树答主
回答量:25
采纳率:100%
帮助的人:3670
展开全部

爱因斯坦的《狭义相对论》基于光速不变,才有了任何有静质量不为零的物体,无法达到光速。而《广义相对论》的场方程是描绘了宇宙膨胀,才有了后来宇宙膨胀速度超过光速,所以一切的种种都是由于“光速不变原理”的这个假设,如果没有这个假设,也就没有后来一大堆反常识的结论,也就不存在那么多矛盾。


麦克斯韦

光速不变原理并非爱因斯坦胡编乱造,这还要从另外一个人说起。费曼曾经被问到谁是世界上最伟大的物理学家,然而他的回答并不是当时正处于风口浪尖的爱因斯坦,他说:

“从人类历史的长远角度来看(从现在开始有一万年前),毫无疑问,十九世纪最重大的事件将被认为是麦克斯韦对电动力学定律的发现。与同一十年的重要科学事件相比,美国内战将变得微不足道。”


他为什么会这么说?还要从伟大的麦克斯韦发表的方程组说起。


看起来像天书?我们并不需要完全搞懂上面的麦克斯韦方程组。只需要知道这是描绘电磁性质,并了解一些特殊符号的含义,得到我们想要的光速不变原理即可。


光速不变

从麦克斯韦方程组中可以求得一个解:真空中电磁波的速度c。光是电磁波,而这个解中实际上是两个物理测量值的函数:真空的介电常数(ε)和磁导率(μ),而这两个值是通过测量而得,是客观性质的值,是常数。这说明光速也是客观性质的常数,光速的大小取决于测量的精确性,光速是绝对速度。


真空的介电常数和磁导率仅仅只是是描绘介质的性质,因为光可以在真空中传播,如果相信任何物质可以超越光速,那就是相信有什么物质比真空小,这种介质必须是非常奇特的材料,当时物理界大神们相信一定存在“以太”这种传播媒介,而寻找“以太”的失败结果,也就应了爱因斯坦那句“任何有静质量不为零的物体,无法达到光速”。


理论与实验的基础

麦克斯韦描述真空中电磁场的特性,也是描绘了光在真空中的特性。麦克斯韦方程组发表时间为1861年,1887年“以太”被迈克逊莫雷实验证实不存在,而狭义相对论的发表时间是1905年,所以爱因斯坦是站在了巨人的肩膀上才有了后来的《狭义相对论》和《广义相对论》,光速不变原理也不是爱因斯坦信手拈来的,我们也无需从晦涩难懂的《狭义相对论》中去理解光速为什么是极限速度。

寻找“以太”的反面教材

单单从理论上并无法说明问题,科学讲究证据。开尔文说的其中一朵乌云就是寻找“以太”的失败。迈克尔逊与莫雷是以太论的追随者,一生都在致力于寻找“以太”,然而它们的实验结果却是证明了“以太”不存在。迈克逊莫雷实验原理是利用干涉仪测量两垂直光的光速差值。


在他们的预想中,如果光真的是在“以太”介质中传播,那么如下图,当光射出时相对于以太运动,如果实验设备相对于以太静止(图左),那么两束光会同时到达,即不会出现干涉条纹。当实验设备相对以太运动(图右),也就说会存在相对速度,那么两束光会出现干涉条纹。


实际情况是如果宇宙中充斥着“以太”,那么地球在宇宙中运动,也就是地球在相对以太运动。


假设地球相对于以太向右运动,那么静止在地球上的实验结果应该是,光源B应该会先到达,因为地球的移动增加了光源A的运动路程,最终形成干涉条纹。


然而真正的实验结果是下图,无论在何地何时,实验结果都出奇的一致,A和B永远都是同时达到,并不会出现干涉条纹。光速是绝对的,并不会出现相对运动,也就不存在相对的参考介质“以太”。


迈克尔逊和莫雷的实验揭示了一个对于当时来说基本的,甚至是疯狂的宇宙事实:无论你是开着接近光速的飞船,还是静止在地球上的人,当飞船打开灯,灯光相对于飞船的速度是c,相对于人的速度也是c,于是就出现了相对时间流速不同的结果。


任何观察者,不管一个观察者相对于另一个观察者,或相对于光源或相对于光源的相对运动,测量的光速都是相同的。

malegad初冬
2020-09-06
知道答主
回答量:0
采纳率:0%
帮助的人:0
展开全部
宇宙中最快的速度是光速,这个说法其实不太对,例如有低光速区域被称为黑域,而空间不同于光,它不受限制,一个空间可以以超越光速的速度来膨胀
已赞过 已踩过<
你对这个回答的评价是?
评论 收起
溯源时空宇宙
2020-09-06 · 宇宙浩瀚而伟大,生有涯而知无涯
溯源时空宇宙
采纳数:11 获赞数:193

向TA提问 私信TA
展开全部
广义相对论说宇宙中任何有质量的物体速度都不会超过真空中的光速,但是宇宙在膨胀并且膨胀速度超过光速,不过这种超光速并不违反广义相对论。
已赞过 已踩过<
你对这个回答的评价是?
评论 收起
历史和地理A
2020-09-04 · 专注解答历史和地理方面的知识
历史和地理A
采纳数:4 获赞数:88

向TA提问 私信TA
展开全部
宇宙中最快的速度是光速。超光速膨胀是说膨胀的速度比光速还要快,超过了光速。
已赞过 已踩过<
你对这个回答的评价是?
评论 收起
收起 更多回答(2)
推荐律师服务: 若未解决您的问题,请您详细描述您的问题,通过百度律临进行免费专业咨询

为你推荐:

下载百度知道APP,抢鲜体验
使用百度知道APP,立即抢鲜体验。你的手机镜头里或许有别人想知道的答案。
扫描二维码下载
×

类别

我们会通过消息、邮箱等方式尽快将举报结果通知您。

说明

0/200

提交
取消

辅 助

模 式