什么是超过光速?
2021-11-22
1解释
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对此现象的解释相当简单直接,即“光行时间效应”(light travel time effect)。想象一小团物质从银河系(星系)中心出发,并且朝向你极快速地移动,几乎是迎面而来。
当这团块还在银河中心时,它发出一些朝向你的光。在它移向你後(并且一点点偏向侧边),并且又再次向你发光,这次的光会花上比较短的时间向你行进,以其离你较近。如果你忽略了这项事实,那麼你就会低估了真正的时间间隔(就你的惯性参考系而言),因此你会高估速率。
换句话说,若你要计算团块移动多快,却假设它移动方向垂直于你与银河间的连接线,那麼你就会低估时间间隔,因为你忽略了事实上它也朝你移动,而得到数倍于光速的速率。
这现象常见于两个反向的喷流,一道远离我们,一道接近我们。若这两道辐射源,我们都观测多普勒位移,则速度与距离可以被决定,不受其他观察项目的影响。
2发展
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在1966年,马丁·里斯(Martin Rees)预测了(《自然》杂志211期,468页):一物体以相对论性速度以及适切方向移动时,对远方观察者而言看起来可能像是有远大于光速的横向速度。
几年后(于1970年),这样的辐射源真的被发现了,形式为非常远处的天文学射电辐射源,超光速运动例如射电星系与类星体。它们被称为「超光速辐射源」。这项发现是一项新技术的惊人结果,此技术称为特长基线干涉仪(Very Long Baseline Interferometry),允许小于毫角秒的位置决定,并可用在天空中位置变化的决定;这种变化称为自行(又称本动,proper motion),为期通常是好几年。外显速度的得到是透过将观察到的自行与距离相乘,可以上达6倍光速。之后,科学家们通过观察类星体的膨胀,并通过光谱测量了它们与地球的距离,计算出它们的膨胀速度也超过光速。
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在1994年,在取得一项银河速率纪录的同时,发现了本银河系的超光速辐射源——宇宙x射线源GRS1915+105。团块的膨胀时间相对短得许多。许多个别的团块被侦测到(I.F. Mirabel and L.F. Rodriguez于《自然》杂志371期,48页,银河中的超光速辐射("A superluminal source in the Galaxy") )其成对膨胀,一周内常可达0.5角秒。因为与类星体相类比,这样的辐射源被称为微类星体。