超光速可能達到嗎?

祥純1


在無引力場的平直空間中,光線以光速直線傳播,但嚴格的說這種情況在宇宙中是不存在的,因為我們的宇宙有質量,引力無處不在,不說天體的局部引力,可視宇宙的集合引力使我們的宇宙空間彎曲,特別是在大尺度的空間範圍,這種彎曲更加明顯,由於空間引力使空間的彎曲(亦或壓縮)作用使光速成為速度的極限,從愛因斯坦的狹義相對論到廣義相對論其實說的是一件事情,就是我們的宇宙空間彎曲(壓縮)和時間的縮短都是在引力的作用下的表現,而這種彎曲的最大限度就是圓弧,而在這圓弧上,時間和空間距離為零,速度無意義,而在這之前的極限速度是光速,所以萬物的速度極限是光速。有關進一步的論證請看下文。



上善若水吳大河


你向著光照相反的方向一跑,對你來說,這束光已超光速!

兩個悖論!

狹相一一車輪悖論! 比如說,大地上跑著一列火車。火車(設為A慣性系)、大地(設為B慣性系)。再假設火車速度為0.5C(C為光速,C=300000000m/s)。火車每個車輪周長為1.5m。火車上有一個10ns(納秒)鍾,每10ns,該鐘指針轉一圈。 如按牛頓力學:無論對於A系(火車)或B系(大地):每過10ns,鍾(指針)與車輪都同轉一圈,按車輪周長算:火車向前行走1.5m。也就是火車速度都是0.5C,無問題。 可是,假如按照狹義相對論,對A系觀察者速度無問題(V=0.5C),而對B系觀察者:按照相對時間公式計算,對於B系(大地)觀察者:自己時間每過11.547ns,火車上的鐘(指針)與車輪才能轉一圈(對B系觀察者:A系時間慢,A系鍾只能走10ns),由於實際車輪1.5m的周長限制,火車在11.547ns(B系時間)時間內,最多走1.5m。而1.5m除以11.547ns,這速度不等於而是小於0.5C(1.5m/10ns=0.5C)了,速度對不上帳了!這就等於對狹相公式構成悖論!

總結:狹義相對論說,對於B系(大地)觀察者來說,對方(A系)的時間慢了,既A繫上的10納秒鐘(指針)與車輪都轉的慢了,導致對於B系觀察者,火車速度與原假設的0.5C速度對不上賬了。可由此判定:狹義相對論錯誤!

注:

1、按狹相,對於觀察者來講算速度,要用各自的靜長度和本徵時!如對大地上的觀察者,光在大地上每秒走30萬公里;而對火車上的觀察者,光在火車上每秒走30萬公里!各自用靜長度和本徵時,算速度!這裡的靜長,指觀察者其自己所在慣性系的空間長度!

2、如果換低速問題一樣存在,只是速度差的小而已!

廣相一一高山悖論!

設:在淨高為3000米的高山上,修一個恆溫恆壓室,一個風扇在該室內。在山腳下修一個大型恆溫恆壓車間,發電機在該車間裡發電。可用超導電纜(現在已有生產的了)連接發電機與風扇。恆溫恆壓室、恆溫恆壓車間、超導電纜所用電能由其他電源提供!該發電機發出的電能,帶動風扇不停的轉動。為了簡化分析,假設電路工作在串聯諧振條件下。

根據電工學:

Pt(風扇消耗)+Pt(線路損耗)=Pt(發電機發出),t(時間)必須相等,否則公式不成立!

可以把線損電阻看成負載的一部分:

T(P1+P2)=TP3

說明,P1為風扇功率,P2為線損功率,P3為發電機輸出功率!串聯迴路,電流相同,輸出電壓=含線路電阻的負載電壓,等號兩邊功率必然相等(P=UI)!這樣時間也必須相等,否則公式不成立!

T(P1+P2)=TP3,公式可以分開寫:TP1+TP2=TP3,各時間差也必須相等!

按照廣相,發電機(低海拔)時間慢,電風扇(高海撥)時間快,那麼上述公式就不成立了!所以說廣相違背了電能公式!電能公式是應用公式,這樣錯的只能是廣相!

注:

1、電流:是指單位時間內通過導線某一截面的電荷量。如果高、低處時間不等,豈不違反串聯電路,電流相同的原則。

2、基爾霍夫第一定律,流入某一網絡(或節點)的電流和,等於流出該網絡(或節點)的電流和!

3、電風扇也可換為發熱純電阻或電燈。

4、發電機、風扇的位置也可以互換分析!


香菸飄渺35


光速不變原理的提出

愛因斯坦在1905年發表了狹義相對論,而狹義相對論的是依據兩條假設而推導而來:

1.相對性原理

2.光速不變原理

狹義相對論自發表之後,經受住了多次考驗,可以說狹義相對論是一個正確的理論。而作為其假設條件之一的光速不變原理自然被認為是正確的。

光速不變是狹義相對論基礎

但是愛因斯坦並不是憑空想象出來光速不變原理的,而是在站在巨人的肩膀上。

在牛頓的經典力學中,物質的遠動速度都服從伽利略變換。伽利略變換其實就是物質的運動都是相對的,運動速度因其選擇參考系的不同而不同,簡單地說就是速度疊加。

例如,一輛飛馳的高鐵,坐在高鐵作為上喝著茶,追著劇的乘客相對於車廂的速度為0,而相對於地面的速度為車速,可能為300km/h,如果乘客因為尿急而準備向車輛行駛的方向去上廁所,那此時的速度就是人行走的速度加上高鐵的速度。

高鐵是人類交通工具的代表

在牛頓看來,光速雖然很快,但是同樣遵循這樣的原理,在高鐵車上開一個手電筒,那麼此時相對於地面的光的速度等於靜止在地面上的光速加上高鐵的速度。

牛頓去世後的100多年後,麥克斯韋統一了電磁學,給出了一個令人驚歎的麥克斯韋方程組,可以說到目前為止,麥克斯韋方程組依然是電磁學的頂峰。後來有物理學家對麥克斯韋方程組進行求解,可以意外的收穫了光速的表達式c=1/ε0υ0.(ε0為真空介電常數,υ0為真空磁導率)。

麥克斯韋

這可嚇人一跳, 光速竟然是不變的。此時很多的物理學家們在牛頓與麥克斯韋之間徘徊不定,直到愛因斯坦的出現,才大膽地認為光速不變。

後來很多實驗也證明光速不變原理是十分正確的!

關於量子力學中信息傳播超過光速的悖論(EPR悖論)

雖然光速不變原理看起來堅不可摧,但是依然有人找到一些例子來反擊愛因斯坦。我們知道,20世紀是量子力學建立和發展的時期。設想一個量子系統是由兩個自旋為1/2的粒子構成,一個自旋向上,一個自旋向下,在量子力學中,這兩個粒子誰向下,誰向上是不確定的,換句話說,誰都向下,誰都向上,這就是量子力學中所說的量子疊加。

量子糾纏

另一方面,如果把這兩個粒子一個放在地球上,一個放在月球上,如果地球上的粒子被觀測出自旋朝上,那麼我們立刻就知道月球上的粒子自旋朝下,這就是量子的糾纏態,這種行為是超越光速存在的。但是我們前面知道光速不變原理是正確的,可是此時卻好像不符合了。

後來,哥本哈根學派做出解釋:月球上的粒子雖然測到自旋向上,但僅從這次測量的結果,無法推斷出它是以50%還是100%的概率獲得此結果的,換句話說,它根本不可能由此知道地球上的粒子是否被測量這個信息,因此這裡根本不存在“信息傳送”。即使“幽靈”超光速,也不違背狹義相對論“信息傳送不能超光速”的原理。

宇宙膨脹速度有可能超過光速

舉一個粒子,一個在合肥懷孕的女性現在生了一個孩子,那麼遠在農村老家她的母親自孩子誕生就立刻升級為外婆,雖然她母親不知道自己已經當了外婆了,但是並不妨礙自己已經是外婆的身份了。

所以說光速不變與量子力學並不違背。

最後,一些速度確實快了光速

有宇宙大爆炸理論,宇宙在不斷的擴大當中,假如說我們人來想要去到宇宙邊緣的話,我們能夠使用的最大速度就是光速,那麼人類永遠追不上宇宙擴展的速度。

在這裡,宇宙空間膨脹的速度超過光速。

宇宙年齡

但是,對於物質運動、信息、能量傳播的速度極限是光速!


徐曉亞然


超光速實際上是可以的,宇宙中存在著許多超光速的現象。那為什麼還會有個光速限定,又有什麼是超光速的呢?

今天,我們就來聊一聊這個話題。

狹義相對論

實際上,光速針對信息、能量、物質傳遞而言的。這是上個世紀初才建立起來的觀念。在在此之前,科學家並不這麼認為。

這些其實需要從高中物理中的“參考系”說起。在高中物理學課上,老師會告訴你要研究運動時,需要先選定一個參考系。比如,我們以地面為參考系,地面上有個小車,小車上面有個人,這個時候車的速度是20m/s,而車上的人沿著車的運動方向運動,速度是5m/s。如果地面上有個觀測者,那在他眼裡,人的速度就是20+5=25m/s。

這其實很符合我們的觀念,這其實也是牛頓理論下的一個很具體的展現。

這一切看起來都特別合理。但是後來,科學家開始著手研究電和磁的現象。最後由麥克斯韋提出的麥克斯韋方程統一了電和磁,並且麥克斯韋還預言了電磁波的存在,可見光就是電磁波中的一種。

這之後,赫茲通過實驗證明了麥克斯韋的理論是正確的。

麥克斯韋理論是可以推導出電磁波,或者說是光的速度,這個速度表達是c=1/ε0μ0。其中ε0μ0都是常數,因此光速c就是個常數。

這意味著光速是不需要參考系的,在任何慣性參考下都是一個速度。那就和牛頓理論是相互矛盾的了。

這兩位物理學界大神的理論都無比正確,都做出了非常傑出的預言。科學家直接判定誰對誰錯都會遭來強烈的反對。於是,許多科學家就想尋找“光的參考系”,這個參考系被他們命名為

以太。一群實驗物理學通過各種方式去尋找以太。結果呢?

他們發現這個東西壓根就不可能存在。所以,實際上科學家的這種“委屈求全”是有問題的。

後來,愛因斯坦直接甩掉了“以太”這個包袱,直接以光速不變原理為基礎,加上相對性原理,推導出了相對論。

相對論質量

通過這兩條基本假設,我們就可以推導出物體隨著運動速度的變化,質量也會發生變化,可以用下面的方程來描述。

根據這個方程,我們就發現,隨著速度的增加,物體的質量也增加。而當速度無限逼近光速時,質量變得十分巨大。同時,我們可以根據動能定律來推導,如果給物體加速所需要的能量。

根據這個方程,我們就會知道,想要讓物體達到光速,就需要無限多的能量,而此時的質量也是無限大的。但是上哪弄到這麼多的能量?畢竟傾盡宇宙中所有的能量都無法做到。因此,我們說,對於物質、信息、能量的傳遞而言,速度的極限就是光速。

超光速

我們要知道是,宇宙中不僅僅只有物質、信息和能量。實際上,還存在著許許多多的其他東西,比如:時間,空間等等。那有沒有超光速現象呢?

答案是:。宇宙空間的膨脹就是超光速的。

如果以我們地球為參考系,距離我們足夠遠的天體遠離我們的速度是超光速的,但實際上並不是它們在運動,而是宇宙的空間在膨脹。

不僅是如今的宇宙是這樣,在宇宙的早期,發生過一次暴脹。這一次宇宙的空間劇烈膨脹,如果我們當時的宇宙看成只有一粒沙子那麼大,那這個宇宙相當於從“沙子”瞬間膨脹到“可觀測宇宙”那麼大,再把它再看成是一粒“沙子”再膨脹到“可觀測宇宙”那麼大,要知道可觀測宇宙可是930億光年的。宇宙就是在那一瞬間變大到原來的10^30倍。這個膨脹的速度是遠遠超過光速的。

除了宇宙膨脹,還有一個超光速事件就是量子糾纏。很多人都認為它違背了相對論,實際上並沒有。我們還說回到相對論的限定對象就是物質、信息和能量。量子糾纏實際上是沒有辦法傳遞信息的,而是用來加密的。

為什麼這麼說呢?

量子糾纏是指兩個粒子的狀態會相互影響。但是這裡我們要知道的一件事,實際上這粒子應該是處於疊加態的。當一個粒子坍縮之後,另外一個也就定下來。但是我們再去操作已經坍縮的粒子,另外一個粒子是不會發生任何改變的。因此,我們沒辦法用量子糾纏來實現信息的傳遞。所以,量子糾纏其實並不違反相對論。


薛定諤的科學


實現超光速並不難!

方案一:在真空中,朝光源運動的測量裝置就會測量到超過真空中的光速!

方案二:在大氣層內,以超過每秒85千米的速度朝光源運動的測量裝置也會測量到超過真空中的光速!

按本人的《基線法實測光速實驗方案》即可測量到超光速現象!











彭曉韜


從理論上來說,光速是宇宙中的極限速度,任何物質都不可能超過光速;從現實來說,迄今為止人類也從未發現過任何超光速現象的存在。

換言之,就目前而言,無論理論還是現實觀測都表明光速是無法被超越的。

光速為極限速度是《相對論》中提出的預測。

按照洛倫茲變換式的計算,物體的運動速度越快,相對於其他慣性系而言,它運動方向的尺寸就會越短,時間流速也會變得越慢。

這便是我們常常聽說的“尺縮效應”和“鐘慢效應”,這兩大效應在低速狀況下可以忽略不計,但是越接近光速就會越為明顯。

事實上,洛倫茲變換式的計算結果表明:當物體達到100%光速時,它的相對尺寸將縮短為零,時間對於它而言也不再流逝;超過光速後,它的相對尺寸將成為負數,時間對於它而言會逆流。

根據這樣兩個計算結果,愛因斯坦認為光速便是宇宙中的極限速度,不可再被超越,因為負尺寸或者時間逆流在公式中雖然能表示為負數,可是在現實中卻不可能成立。

當然,我們也不能說《相對論》就一定是正確無疑的真理,它並不是沒有出錯的可能性,可是在沒有切實證據表明它出錯之前,它就依然是正確的。

只要《相對論》還是正確的,那麼從理論上來說,任何物質就都無法超越光速。


科學矩陣


所謂的光速恆定不變,是狹義相對論的一條基本原理,來自麥克斯韋電磁場方程的推論和邁克耳孫-莫雷驗證以太存在的光學實驗。

光速恆定不變本質上是一種時空假設,而且是一個自相矛盾的假設。

如果光速是恆定不變的,那麼確定光速的時間與空間也必然是恆定不變的;如果光時間與光空間恆定不變,那麼與牛頓的絕對時空觀就是一致的。因此,光速恆定不變與牛頓的絕對時空觀是等價的命題。所不同的是,光速確定的絕對時空是有限絕對時空,牛頓的絕對時空是無限的絕對時空;所以,光速確定的時空只是牛頓時空的局部絕對時空。

愛因斯坦的自相矛盾就在於:他以光速恆定不變否定牛頓的絕對時空觀時,又以光速恆定不變肯定了牛頓的絕對時空觀。這是狹義相對論自身無法克服的內在矛盾。這個矛盾,可以稱之為愛因斯坦時空悖論。

因此,狹義相對論本質上依然是以牛頓的絕對時空觀為基礎的有限曲面空間的理論。所謂的光速不變,只是相對麥克斯韋電磁場方程的不變。光速在電動力學的地位,相當於慣性定律在牛頓力學中的地位。慣性定律確定了牛頓力學適用的幾何空間和範圍,光速恆定不變確定了電動力學適用的幾何空間和範圍。因此,所謂光速恆定不變只是電動力學的一個普適常數,正如重力加速度是牛頓力學的一個普適常數一樣,並不是所謂的宇宙常數。

相對於無限的宇宙,光速不存在絕對的不變性,光即使在不同的媒介中傳播的速度也是不同的;對無限的宇宙來說,光速也不是不可超越的最高速度。相對無限的宇宙來說,光速是個十分微小的速度,光運行一年的距離也就是一光年對宇宙來說也只是微小的位移。將如此微小的速度確定為宇宙的最高速度,無疑是將原子模型等同於宇宙模型了。愛因斯坦正是如此,當他將光速規定為宇宙最高速度時,是將光速界定的時空規定為了宇宙時空,這注定與真實的宇宙發生矛盾。狹義相對論的時空與真實的無窮大的宇宙相比,只能是個有限的無窮小的時空;因此,光速不可能是宇宙的最高速度,只能是電磁波傳播的最高速度。

狹義相對論作為一個自相矛盾的理論,許多物理結論是錯誤的,因此產生的許多推論也是有悖常理的荒誕不經的!


經濟相對論580



大約137億年前宇宙誕生時,宇宙以令人發狂的“無限”速度擴張,這意味著在早期宇宙中,光的傳播速度比引力快,這將推翻物理學的基本原理。 目前對光速的理解來自愛因斯坦和他的狹義相對論。根據這一百年的觀察,最快的速度就是是光速,這是“空間和時間的幾何學”。 光及其速度比以前認為的更加靈活。事實上,在適當的條件下,一些已經被充分證明,比光更快或更慢是可能的。 除非你在宇宙的開端,否則光速作為宇宙的最大值是不變的。但是沒有什麼能說光不能慢於速度極限。



俄羅斯物理學家帕維爾·切倫科夫在1934年第一次發現超光速,當時他觀察到水瓶發出的藍光受到輻射轟擊,這一發現為他贏得了1958年的諾貝爾獎。此後,這種效應被命名為契倫科夫輻射。這就是核反應堆核心發出怪異藍光的原因:水減慢了光的速度,所以像電子這樣的帶電粒子比光傳播得更快,出現了“超光速”,類似於噴氣式飛機突破音障時發生的現象。當宇宙射線與地球大氣層碰撞時,也會發生同樣的事情:有一股粒子噴流,其中一些粒子超光速。



科學家已經利用這一點作為超高速粒子的指紋識別。通過觀察創造的超光速粒子的大小和形狀,你可以推斷出許多關於粒子本身的信息。這正是日本的超級神岡代和其他高速粒子探測器用來研究中微子的,他們觀察中微子產生的超光速爆炸,就像法警通過評估子彈和彈道來判斷槍戰中發生了什麼。 宇宙中沒有任何東西可以比光速更快,但是宇宙本身可以。


宇宙幾乎肯定在膨脹,也許是無限膨脹,這就是為什麼“沒有什麼比光速更快”需要被限定的原因:這個想法適用於空間內的物體,但不適用於空間本身。離我們很遠很遠的星系的移動速度可能超過光速,這是我們所不知道的。 如果某樣東西以比光速更快的速度從你身邊消失,那麼它發出的光也會被同樣的膨脹帶走,它試圖以光速到達你身邊,但是整個空間的移動速度比光速還要快,這是一個尖銳的星系間真理:“人們所說的可觀察宇宙是指比光速慢的東西。”如果宇宙在變得非常大之前非常小的觀點——是正確的,那麼我們將再也看不到很多以前的存在。


軍機處留級大學士


為什麼我們宇宙沒有超光速,根據物理學家推測,我們宇宙屬於一個非常大的黑洞大爆炸的產物,什麼是黑洞,就是質量無限大,體積無限小,還有一點更加直觀的就是,連光都跑不出去,看上去一片漆黑,所以稱之為黑洞。而光屬於基本粒子,那就是說連基本粒子都不能出去,那麼物質都只能在黑洞裡面了。隨著黑洞的大爆炸,黑洞變的很大,但是黑洞的基本屬性是不變的,在它的範圍內光也是不能跑出去的,也就是說光再怎麼跑也只能在這個宇宙兜圈子,不能衝出去。為什麼沒有發現超光速呢,問題就在這裡,如果在黑洞外有超光速的東西,那麼它不會進入黑洞。如果黑洞裡面有超光速的東西,那麼它會飛離黑洞。所以我們宇宙很難發現超光速的東西。宇宙即黑洞,黑洞即宇宙。只是我們宇宙是一個變大了的黑洞而已。然後是真正變大了的黑洞成為宇宙,還是我們深處黑洞之中產生的時空錯覺呢。在宇宙之外觀測我們宇宙是不是漆黑一片的黑洞呢。一切都不得而知,值得深思。


dongpoyue


光速不變原理

話說在1905年,愛因斯坦提出了四篇具有開創性的論文,分別是光電效應、布朗運動、狹義相對論,質能等價(就是有質能方程E=mc^2的理論,也是狹義相對論的一部分)。

在狹義相對論當中,愛因斯坦統一了時間和空間,他認為時間和空間不應該被分開來看,而應該統一起來看,並稱為時空。除此之外,在質能等價當中,愛因斯坦還統一了物質和能量,提出了質能方程E=mc^2。

到了1915年,愛因斯坦在狹義相對論的基礎之上提出了廣義相對論。狹義相對論適用於慣性參考系,也就是平直的時空

而廣義相對論則適用於非慣性參考系,也就是彎曲的時空

愛因斯坦發現,引力的本質其實就是時空的彎曲。萬物的運轉都是沿著四維時空的“測地線”方向在運動,也就是滿足牛頓第一定律。

以上就是極為“簡化版本”的相對論一些結論,那這麼一個浩大的理論體系,愛因斯坦是如何構建的呢?

其實他通過的就是兩條基本假設:光速不變原理相對性原理。然後繼續做數學證明題一樣,把以上的結論一個個證明出來。

其中,光速不變原理可以通過一步步推導,得到物質、信息、能量傳播的速度極限是光速

那宇宙最快的速度就是光速了麼?

事實上,就像我們上文所說的那樣,光速只是物質、信息、能量傳遞的極限速度,但並不是說,宇宙中的速度極限就是光速。實際上,宇宙是一個很大的集合,這當中當然包括物質、信息和能量,但不僅限於此,還有時間,空間等等。而恰恰宇宙空間的膨脹速度就是可以超光速的。那具體是咋回事呢?

按照如今的觀測和理論,我們的宇宙起源於一次大爆炸,於是,宇宙的空間就開始隨著時間的流逝而膨脹。

在爆炸之後的第一秒內,宇宙的空間發生了劇烈的膨脹,翻倍了100次,尺度變成了原來10^30倍。相當於那個時候的宇宙看成是一個蘋果那麼大,然後膨脹到可觀測宇宙那麼大,再把可觀測宇宙看成蘋果,再變成可觀測宇宙那麼大,可觀測宇宙的直徑是930億光年。因此,在這一秒內的宇宙膨脹速度是遠遠超過光速的,光速在這個速度面前幾乎是可以被忽略不計的存在。

當然,這樣的情況並不止是發生在宇宙大爆炸的初期,實際上,如今的宇宙膨脹,如果我們地球上來看,宇宙有很多地方的膨脹速度都應該是超光速的。那具體咋回事呢?

這就要從宇宙膨脹說起。很多人理解的膨脹其實就是邊界在發生膨脹。但事實並非如此。宇宙膨脹更像是整體性的膨脹。

意思是說,每一細微的空間都有膨脹的趨勢,都在膨脹,是一個等比例放大的過程。因此,如果以我們為中心來看,其實四周的天體都在離我們遠去。因此,離我們越遠的天體,實際上遠離我們的速度就會越快,我們可以用哈勃定律來描述。

不僅如此,科學家還發現如今的宇宙正在加速膨脹,所以,膨脹的速度還會愈演愈烈,不會有減緩。

當距離足夠遠時,那個位置上的天體的退行速度,或者我們說宇宙膨脹的速度就超過光速。因此,實際上宇宙中絕大多數的空間都是相對於地球在加速膨脹的,這些空間的天體,我們永遠都無法看到了。如今,我們理論上所能看到的範圍被稱為可觀測宇宙,它僅僅是宇宙很小的一部分而已。


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