为什么光速无法超越?伽马射线暴的能量都无法加速光速?
人类诞生于数百万年前,自从人类诞生后就开始了对这个世界的不断探索。可是古时候由于没有发达的交通工具,依靠出门基本靠走的速度,能够探索的区域也是非常有限的。
随着人类走进科技时代之后,交通工具不断更新,速度也越来越快,终于让我们能够走遍地球的各个角落,对这个世界也有了更多的认知。由此可见,速度才是王者,只要有了不断提升的速度优势,我们就可以走遍地球的每一个角落,同时也可以走出地球探索宇宙。
过去的人们认为速度是没有上限的,它可以无限提升。可是随着人类科技的不断进步,科学家发现原来速度也是有极限的,这个极限就是光速。光速在物理学中是一个常数,为什么物体的速度无法超越光速呢?
早期的科学家,伽利略和胡克等认为,光子在太空中的运动速度是绝对最大值,是终点,而且所有物体的运动速度都不能逾越光速。这是最早提出光速是速度极限值的时期,1676年,丹麦科学家奥拉夫·罗默有史以来第一次估计了光速,而且估计值与光速的真实值比较接近,即:220 000公里/秒。后来,随着对光的研究,人们对光速的数值有了更精确的估计。例如,科学家詹姆斯布拉德利,利用光的畸变这一原理,证明了光速的有限性,并计算出这一数值为308 000 km / s。
在19世纪,法国科学家阿曼德斐索在实验室中得到了一个比较准确的光速值,即:313,000公里/秒。1950年,根据某种原理,来自瑞典的科学家贝奇斯传德也测得了一个光速值,即:299 793.1 km / s。
再后来,随着具有稳定辐射频率的激光光学装置出现后,它能记录光子的准确速度,即:299 792 458 m / s。但是,这是一个极限值,即使到今天,有了足够的先进科学技术,我们也不能逾越这个值,那么,这个光速值为什么无法突破呢?
爱因斯坦提出了相对论,提出了有质量的物体,它的速度只能无限接近光速而无法到达,宇宙中唯一能够达到光速的物质是光子,原因就是光子没有质量。因此我们观测到的星空深处的天体或其它宇宙现象,其实都是过去的情况而不是现在的。比如我们观测到5000光年外的超新星爆发,其实是5000年以前的景象,原因就是光子从5000光年外到达地球需要5000年。
光子的速度能够达到光速,可是它仍然无法突破光速。而有质量的物体之所以只能无限接近光速,原因就是当物体的速度不断增加的时候,它的质量也在不断增加,接近光速的时候,它的质量达到了无限大,需要的能量也是无限大。而理论上是不存在无限的质量和能量,自然有质量的物体也只能无限接近光速。
当科学家知道物体速度的极限是光速的时候,对于探索宇宙也充满了迷茫。要知道浩瀚的宇宙大到我们无法想象,现在我们的可观测宇宙范围达数百亿光年,如此广阔的范围,即使以光速飞行,我们想要探索穿梭,也需要至少数百亿年的时间,更不说这个范围只是宇宙的冰山一角,真实的宇宙范围有可能远远超越这个数字。
如果光速无法突破,那人类将永远不可能有希望探索整个宇宙,甚至我们想要探索整个银河系也基本不可能,银河系的直径至少10万光年,飞船以光速飞行还需要10万年才能横穿。物体的速度极限是光速,那么宇宙中真的不存在超光速现象吗?
答案是否定的,自从爱因斯坦提出相对论之后,时空的概念成为了科学家研究探索的重点。同时科学家也在宇宙中发现了一些超光速现象,比如宇宙大爆炸之后的膨胀速度就超越了光速。既然宇宙中存在超光速现象,那么光速就有可能突破。
可能很多人会说,如果光速能够突破,那不是和相对论相悖吗?事实上它们也并不相悖。相对论中的光速无法突破是在静止宇宙中的速度极限。可是时空理论告诉我们,这们的宇宙并不是平坦的,而是一个类似于宇宙薄膜的结构。
物体的速度无法超越光速,可如果利用时空弯曲,就有可能让物体的速度突破光速。这一点类似于地球上的冲浪,冲浪的时候,脚下的冲浪板是不动的,真正带动它前进的是一个接一个的浪。浪的波动带动着冲浪板快速前进,而且这种速度非常快。
宇宙的时空弯曲就类似于冲浪,通过时空的弯曲带动飞船超光速前进。科学家称这种航行模式为曲速航行。当然,正常情况下,宇宙是平稳的静止状态,不会出现弯曲。要想让时空弯曲,需要强大的能量激发,只有强大的能量才能够改变飞船周围的时空结构,让其发生弯曲,从而带动飞船超光速飞行。
但到目前为止,人类并未发现如何超越光速,并且按目前的宇宙现象来说,光速无法超越。伽马射线暴是人类发现的宇宙最强射线,但伽马射线暴也无法将光子加速到超过光速。
伽马射线暴的超强能量喷发中,单个光子携带的能量是太阳光子的几十万倍,当光子被加速到光速后,无论再增加多强的能量,都只能给光子增大其携带的能量,并不会在速度上有任何提高。伽马射线暴一秒钟爆发的能量等于太阳一生辐射总量。这样强大的能量都无法将光速提升更何况人类这点科技呢?
人类目前仅能通过粒子对撞机将粒子加速到接近光速,而这就已经消耗了巨量的能量。所以只要在这个宇宙想要突破光速,也许得拥有比黑洞更强大的能量。那么为什么连没有质量的光子都突破不了光速呢?从理论上来说没有质量的光子只要能量足够就应该能继续加速。从能量公式E=MC²看来,如果质量M无限小,光速C就应该无限大,可是光速却并没有无限大。要么这个能量公式是错的,要么就是光速被某种宇宙规则给限制了。
我更愿意相信宇宙规则限制了光速的上限。就连宇宙最强能量爆发伽马射线暴都只能增加光子携带的能量而不能加速光子。我们知道光在不同介质中传播速度是不同的,在真空中达到最大速度。那我们从这里是否可以相信就算是宇宙真空实际上也是一种介质,而这种介质限制了光速。
或者我们也可以这么认为,光在这个三维空间中的最高传播速度就是我们理解的光速。但在更高维度空间的传播速度会更高。在更低的二维空间里传播速度可能更慢。
后台-插件-广告管理-内容页尾部广告(手机) |
声明:部分图文来源于网络,版权归原作者所有,侵权请联系删除:wzwt58@qq.com。本站发布此信息目的在于传播更多信息,与本网站立场无关,不保证该信息(包括但不限于文字、数据及图表)准确性、真实性、完整性等。本文地址:https://www.quqiwen.com/kxts/24357.html
相关文章