光速是不是最快的速度呢?宇宙中有哪些超光速的速度?
如果要问宇宙中什么东西的速度最快,相信幼儿园小朋友都知道“光”的速度是最快的,也正因为光的速度最快,所以在宇宙尺度下一般都采用光年作为距离尺度,而且经过多年的实验研究,“光速不可超越”和“光速真空恒定”,已经成为了一个公认的事实。
但是你知道吗,其实从某种角度上来看,光速并非宇宙中最快的速度,还有许多速度实际上是超越了光速的。那么为什么会出现这种情况呢?这是不是代表“光速不可超越”这条定律出现了错误?
事实上这个条定律并没有出现任何错误,只是人们对这条定律理解出现了错误,也可以说是理解不够到位和深入。
不过说起光速,就不得不提到一位改变了世界的科学家——阿尔伯特·爱因斯坦,正是他打破了固有的时空观,开启了认识宇宙本质的大门。
在爱因斯坦之前,人们普遍认为光并没有所谓的“速度”,它通常是瞬间到达某地,同时也认为宇宙是一个无限大没有尽头的空间,但是因为爱因斯坦的出现,这一切常规的认知都被打破了。
他提出的相对论让人们对光速、对宇宙有了新的认识。更主要的是,经过近百年的实验研究,也证明了相对论的准确性、适用性以及权威性。
既然相对论是正确的,“光速不可超越”和“光速真空恒定”又是其核心内容,那么为什么宇宙中还存在超光速现象呢?难道相对论还有某些漏洞或者错误?
实际上相对论所定义的只是有“质量”的物体,对于宇宙中那些没有质量的存在,相对论当然也就不适用于它们了,所以这并不是相对论错了。
说了这么多,相信大家非常好奇宇宙中究竟有哪些“超光速”现象,下面就一起来看看吧,顺便看看你知道几个。
一、宇宙大爆炸的瞬间
根据对宇宙数百年的研究,科学家们从诸多细节中发现了一个惊人的实事:现在的宇宙源于一百多亿年前的一场爆炸,而宇宙在爆炸之前是一个密度、质量无限大且体积无限小的点,科学家将这个点称为“奇点”。
在这场宇宙起源的爆炸中,爆炸瞬间的速度是远大于光速的,因为在爆炸的瞬间才产生了空间和时间的概念,而“光速”不过是爆炸瞬间产生的空间中,一个小小的把戏而已,科学家们将这个现象成为“视界疑难”。
当然了,虽然宇宙形成瞬间的复杂程度已经完全超出了人类的认知,但是因为光速本身就是空间内的一种定义,所以这和相对论并无冲突之处。
二、宇宙膨胀速度
从哈勃观测到“红移现象”,人们就开始知道宇宙是在膨胀的,但是相信有许多人并不知道,宇宙的膨胀速度可以说是将光速远远的甩在了身后。
那么科学家是如何知道宇宙膨胀速度远大于光速的呢?其实很简单。根据宇宙大爆炸理论,宇宙诞生至今大约有138亿年左右,但是根据观察,宇宙目前的可观测直径却在920亿年光年左右。
如果膨胀速度小于或者等于光速,那么显然可观测直径不会是920亿光年以上,所以唯一的解释就是宇宙膨胀速度是远大于光速的。
当然了,就和上面的例子一样,因为空间本身并没有任何质量,所以它膨胀的速度超越光速也并不违背相对论。
三、量子纠缠效应
现在之所以大部分人知道量子纠缠,其实无外乎两个原因,第一是因为在量子研究的领域,我国现在一直走在国际的最前列,第二则是因为近些年大火的科幻小说《三体》中,曾经多次出现过过于量子纠缠,以及使用量子纠缠进行通讯的情节描述。
那么什么是量子纠缠呢?其实很好解释。假设宇宙中有两个互为纠缠状态的粒子,哪怕这两个粒子相隔无限远,只要其中一个粒子做某种动作,那么另一个粒子将会忽略距离带来的影响,无延时的同步另一个粒子的动作。
因为能够忽略距离这个至关重要的因素,所以从某种不严格的角度上来看,量子纠缠也是一种超光速现象。
四、穿越虫洞
自爱因斯坦和纳森·罗森完善虫洞理论以来,许多科学家将自己毕生的精力奉献给了这个看似科幻的理论,因为它对人类文明有着至关重要的意义,甚至能够决定人类文明的发展上限。
当然了,如果看不到一丝成功的可能,仅仅停留在理论上的话,众多科学家也不会为之奉献一生,恰恰是因为看到了这个非常科幻的理论有成功的希望,所以才吸引了众多科学家前赴后继的为之奋斗。
经过大半个世纪的研究科学家们认为,想要在宇宙中创造出联通两地的虫洞,必须要破坏某处空间的稳定性,或者让某处空间发生扭曲变形,这样才有成功的可能。
不过,因为受到了科技水平的限制,虽然看到了这个理论成果的可能性,但是因为无法进行实验和实施,所以它仍然还是个理论。
而话说回来,穿越虫洞之所以是一种越光速现象其实很好理解,比如宇宙中有AB两点他们之间相距2光年,现在在他们之间构建一条虫洞,而穿越这条虫洞只需要花费5天,从某种意义上来看,这确实是一种超光速现象,因为原本“光”需要走两年的路程,现在只需要5天就能完成了。
值得一提的是,这和相对论也没有冲突的地方,因为它并非直接赋予交通工具超越光的速度,而是另辟蹊径改变空间结构,从而获得了和超光速一样的结果。
看到这里相信有的朋友已经发现了,以上列举的四种超光速现象几乎都和空间有关,并没有出现违背相对论、传统意义上的超光速现象出现。当然了,目前没有发现不代表没有,毕竟人类对于宇宙的研究才刚刚开始,宇宙中还有许多科学难以解释的事情,等着人类去揭开它们神秘的面纱。