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为什么没有物体可以超光速?这可能是你最容易看懂的解释了!

光速是这个宇宙的速度上限,任何有静止质量的物体其速度都不可能达到或超过光速,这是爱因斯坦狭义相对论告诉我们的。但这是为什么呢?

当物体相对于其它物体的运动速度更快时,它们的长度也会收缩。时间膨胀效应和尺缩效应都是时空根据物体的运动状态发生改变的例子。比如你,比如我,比如宇宙飞船,物体只要有质量,就会出现这些现象。

但爱因斯坦指出,最关键的是,光不会受到这些效应的影响,因为光没有质量。正是因为这一点,这些定律之间的统一才那么重要。如果有什么东西的运动速度超过了光速,它们就会与宇宙运作的基本法则相违背。

但也有一些例外的现象。

首先,虽然我们还没观察到有什么东西能超过光速,但这并不意味着,在非常特殊的情况下,理论上是无法打破光速的限制的。

宇宙膨胀就是一个例子。宇宙中有一些星系,它们从彼此身边逃离的速度就超过了光速。

信息在两个实体之间传播的速度是无法超过光速的。我们可以计算宇宙的膨胀速度,但我们无法在其中观察到任何超过光速运行的物体,就好像它们从我们的视线中消失了一样。

德州贝勒大学的杰拉德?克利佛对制造超光速宇宙飞船的可行性进行了研究。一种方法是穿越虫洞。时空中存在一些环状回路,这与爱因斯坦的理论是完全一致的。宇航员可以利用这些捷径,从宇宙中的某一处地方直接跳到另一处去。

物体在虫洞中运行的速度不会超过光速,但从理论上来说,它到达目的地的时间的确比光走正常路线所需的时间要短。

但我们也许无法利用虫洞进行空间旅行。那么,我们能否以某种可控的方式主动使时空发生弯曲,从而使相对的运动速度超过光速呢?

克利佛对一种名为“曲速引擎”的概念进行了研究,这一概念是理论物理学家米格尔?阿库别瑞于1994年提出的。从根本上来说,它描述的是这样一种情境:宇宙飞船前方的时空会收缩,将宇宙飞船向前拉去,而与此同时,飞船后方的时空则会膨胀,产生推动效应。

“但问题是,我们怎样才能实现这一点呢?实现它又需要多大的能量呢?”克利佛说道。

2008年,克利佛和他手下的研究生理查德?奥伯塞对所需的能量进行了计算。

“我们发现,假设飞船大小为10米*10米*10米、即总体积为1000立方米的话,光是启动这一过程所需的能量数量级就与木星的质量相当。”

而在启动之后,我们还需要不断供应能量,保证这一过程不会中断。没人知道我们要怎样才能做到这一点,也没人知道这需要什么样的技术。

因此就现在来说,超光速旅行依然如神话般遥不可及。

不过先别失望。在本文中,我们考虑的主要是可见光。但事实上,真正的光比这要宽泛得多。从无线电波到微波,再到可见光、紫外线、X射线和原子衰变时释放的伽马射线,这些神奇的射线都是由同一种物质组成的——光子。科尔斯海默在他的研究中搭建了一个电路系统,用光子从电路的一部分向另一部分发射信号。因此他在光速的用途上很有发言权。

“现在的互联网和以前的无线电都是这样的例子,光速为我们提供了巨大的便利。”他指出。

科尔斯海默还补充说,光在宇宙中还起到了沟通的作用。当一部手机中的电子振动时,便会释放出光子,让另一部手机中的电子也开始振动。你打电话的时候,就会经历这样的过程。

太阳中的电子振动时也会释放出光子,正是它们产生的光线孕育了地球万物。

光就像宇宙中的广播节目。光速为每秒钟299792.458公里,这一速度始终保持不变。并且,时空还具有延展性,无论人们身在何方,无论他们正处于怎样的运动状态,每个人都遵循着相同的物理法则。

不过,谁会愿意运动得比光速还快呢?那场景一定太美,让人不容错过。

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