光速是宇宙最快速度?和它相比,光速慢的像乌龟


光速是宇宙最快速度?和它相比,光速慢的像乌龟


众所周知,真空中的光速(c=299792.458km/s)是宇宙中最快的速度。 随着人类对宇宙认识的加深,广阔的空间变得越来越遥远。即使像光子一样快,在天鹅绒般柔软的宇宙背景之下,它也像蜗牛一样慢。来自遥远恒星的光子在进入我们的视网膜之前已经在太空中旅行了数亿到数十亿年。

造物主似乎拿智慧的生命开了个玩笑:首先让你看到宇宙的浩瀚和壮丽,然后再给你设定星际旅行速度的极限。就像一个盲人刚看到光明,刚要去奔跑的时候又失去了行走能力。


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光最快的铁定律真的牢不可破吗?宇宙中没有任何东西能超过光速吗?事实上,除了银河系和邻近的几个星系在重力上彼此接近之外,整个宇宙正在加速膨胀。离地球越远,它们飞得越快,一些星系正以比光还快的速度离开我们。

结果表明,宇宙的膨胀是均匀的、同性的,设想它位于时空巨网的中心。有无数强壮的人用同样的力量拉网边,你会发现所有放在网上的东西都会不断远离你,物体看起来越远,它离开得就越快。


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我们如何测量物体在不同距离离开我们的速度呢?这需要使用非常著名的哈勃常数。最新的哈勃常数是每百万秒70公里,而100万秒的间隙大约为326万光年。也就是说,当你观察巨网的中心时,离你326万光年的星系以每秒70公里的速度离开你,离你652万光年的星系以每秒140公里的速度离开你,等等。当一个星系与一个星系之间的距离达到140亿光年时,它以与光速相同的速度离开我们!可观测的宇宙半径为460亿光年。大多数星系发出的光永远不会落入人类的视野。他们以比光快得多的速度抛弃了银河。

在宇宙膨胀的早期阶段,时空膨胀的速度更加惊人。大爆炸后1秒钟,可观测到的宇宙有10光年的大小。一年后,它已经扩展到10万光年。10000年后,可观测宇宙的直径将扩大到1000万光年。如果有人拿着激光枪,想在大爆炸的混乱中谋杀你,他必须在大爆炸后10到33秒内扣动扳机,这样光弹的速度可以跨越168米,在你远离他的速度低于光速时击中你。


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最快光速的概念来源于爱因斯坦狭义相对论,它只适用于时间和空间的平面惯性系统。例如,两个航天器以光速的99%向相反方向飞行,它们的相对速度是光速的99.995%,而不是光速的198%。在广义相对论中,速度只有在局部空间才有意义,这和空间膨胀比光速快的理论并不矛盾。

不能超过光速有两个先决条件:一个是静态质量,另一个是能量和信息的传输。其他超光速现象,如量子纠缠、哈特曼效应、卡西米尔效应和电磁波的相速度不能传输任何能量或信息,所以和相对论也不矛盾。

在某种意义上,光速仍然是宇宙之王,在曲率驱动或虫洞旅行的幻想成为现实之前,人类必须服从它的规则。


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