文章图片



文章图片



文章图片



文章图片



文章图片



从古到今 ， “光”一直是人类了解世界和传递信息的途径之一 ， 每时每刻都有无数道光从宇宙中飞驰而来 ， 让人类得以看到绚丽多彩而又雄伟浩瀚的世界 。

然而 ， “光”带给人类的并不仅仅是纯粹的视觉体验 ， 它还无声地向人类诉说着古老的宇宙规律 。 得益于对它的深入研究 ， 这才诞生了现代物理学两大基石——相对论和量子力学 。
虽然说“光”具有非常神奇的属性 ， 并且对人类的帮助也是巨大的 ， 但这仍难掩其“残酷”的本质 ， 因为按照相对论 ， 光速是宇宙中速度的上限 ， 任何物体的运动速度都无法真正达到光速 ， 甚至它在真空环境下还是一个恒定不变的值 。

如此神奇的“光” ， 其本质究竟是什么呢？物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦（James Clerk Maxwell）经过多年的观察和实验认为光就是一种电磁波 ， 这是人类首次了解到光的本质 。
根据他创立的麦克斯韦方程组 ， 人类也第一次真正计算出了光在真空中传播的速度 ， 即299792.458千米/秒 。

近百年来 ， 随着人类对宇宙认识的不断加深 ， 浩瀚的宇宙愈发显得遥不可及 ， 因为在如天鹅绒般细腻的宇宙背景映衬下 ， 哪怕是光速也显得像蜗牛一样缓慢 。 抬头望向深空 ， 那些进入我们眼眸的光束 ， 无不已在深空中急速前行了几亿甚至几十亿年 。
正如上面所说的 ， 无论光多么的神奇 ， 也难掩其“残酷”的本质 ， 在光速无法超越的铁律制约下 ， 星际旅行成为一个可望而不可及的梦 。

似乎造物主跟人类开了一个玩笑 ， 先让你见识一下宇宙的浩瀚无垠 ， 再反手给宇宙设定一个速度上限 。 这好比一个盲人好不容易重见光明 ， 还没来得及发出感叹 ， 便被无情地夺去了双腿 。
【相对论|打破宇宙铁律？光速并非最快，在它面前简直慢如蜗牛】光速有上限这条宇宙“铁律”真的没有办法打破吗？宇宙中真的没有比光速还要快的速度了吗？

在科普力度极大的当下可能很多人都知道 ， 除了银河系以及临近的几个大星系在引力牵引下互相靠拢之外 ， 可观测宇宙整体呈现的是加速膨胀的态势 。
如果以地球为基点 ， 那么距离地球越远的星系退行速度越快 ， 在足够远的地方其实退行速度已经超越过光速 。

数个研究表明 ， 宇宙膨胀并不存在所谓的“起点” ， 它具有均匀且各向同性的特定 。 相信一下 ， 你处于一张由时空编织的超级弹力巨网中心 ， 网的边缘有无数个人正在用完全相等的力拉拽 ， 随着他们不断拉拽你会发现 ， 巨网上放置的一切东西都在远离你 ， 并且离你越远的东西离你而去的速度越快 。
怎么衡量物体远离我们的速度呢？此时大名鼎鼎的哈勃常数就派上用场了 。 目前哈勃常数为每秒70千米/百万秒差距 ， 1百万秒差距是326万光年 。

代入刚刚的想象 ， 从巨网中心向远处看去 ， 距离你326万光年的星系正在以70km/s的速度远离你 ， 而距离你652万光年的星系正在以140km/s的速度远离你 。 按照这样计算下去 ， 当某个星系距离地球140亿光年时 ， 其远离速度就和光速相等了 。
目前 ， 可观测宇宙的半径约460亿光年 ， 这就意味着大部分星系发出的光永远也无法落入人类的眼眸 ， 因为它们抛弃地球的速度已经大于光速 。

除了退行速度 ， 宇宙诞生之初暴涨阶段的膨胀速度更是惊人 。 根据现有数据推测 ， 奇点爆炸1秒后 ， 整个宇宙已经膨胀到了10光年大小 ， 1年后变成了10万光年 ， 而短短1万年后就膨胀到了惊人的1000万光年 。
倘若有个人手持一把光速枪 ， 想要趁着奇点爆炸的混乱打你一枪 ， 那么他必须在爆炸发生后的10^-33秒之内开枪 ， 这样子弹才能跨越168米的距离 ， 在时空将你推离之前命中你 。分页标题#e#

不是说光速最快吗 ， 为什么空间膨胀速度能够远超光速呢？难道爱因斯坦的相对论错了吗？当然没有 。
事实上 ， 光速最快的概念来源于狭义相对论 ， 它的适用范围仅限于时空平直的惯性系 。 就像两个物体各以99%光速互相朝相反的方向运动 ， 它们相对于对方的速度其实只有光速的99.995% ， 而不是198% 。

按照广义相对论 ， 速度只有局部空间中才具有意义 ， 而空间本身的膨胀超过光速与相对论并不冲突 ， 所以相对论没有任何错误 ， 它仍然是现代物理学的基石理论 。
当然了 ， 与之类似的“超光速”现象还有很多 ， 比如量子纠缠、卡西米尔效应、哈特曼效应等等 ， 他们虽然比光速快 ， 但因为不能传递任何信息和能量 ， 所以也并不违背相对论 。

所以从宏观层面来看 ， 光速仍然是宏观宇宙的“王者” ， 在虫洞或曲率飞船等脑洞没有成为现实的情况下 ， 人类仍然得屈服于它的统治 。

来源：(怪奇菌)

【】网址：/a/2021/0307/kd771892.html

标题：相对论|打破宇宙铁律？光速并非最快，在它面前简直慢如蜗牛