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打破宇宙铁律?光速并非最快!在它面前,光速简直慢如蜗牛!

我们都知道真空中的光速( c=299792.458公里/秒)是宇宙中最快的速度,任何具有静态质量的物体只能无限靠近,但不能达到或超过光速。

随着人类对宇宙认识的加深,广阔无边的空间变得越来越遥不可及。即使速度和光子一样快,在柔软光滑的宇宙背景下,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行走了数亿到数十亿年!

造物主似乎开了一个关于智慧生命的大玩笑:首先,让你看到宇宙的浩瀚之美,然后随意地设定星际旅行的速度限制——就像一个盲人再次看到光,还没来得及发出感叹就被夺去双腿。

光速最快的“铁律”真的不会被打破吗?宇宙中没有任何东西能超过光速吗?

事实上,除了银河系和附近的几个星系在重力的作用下彼此靠近之外,整个宇宙都在加速膨胀。离地球越远,星系后退越快,一些星系已经以比光速更快的速度离开了我们!

研究表明宇宙的膨胀是均匀和各向同性的,想象你正坐在一个由时间和空间组成的巨大网络的中心。有无数壮汉用同样的力量在网的边缘拉着它,你会发现放在网上的所有物体都离你很远,而且物体越远,它们离开得似乎越快。

如何测量不同距离的物体离开我们的速度?这需要使用非常著名的哈勃常数。最新的哈勃常数是每秒70公里/百万秒,一百万秒大约是326万光年。也就是说,当你从巨网的中心看去时,离你326万光年的星系正以每秒70公里的速度离开你,离你652万光年的星系是每秒140公里,以此类推。当一个星系和银河系之间的距离达到140亿光年时,它离开我们的速度等于光速!哈勃体积的半径是460亿光年,绝大多数星系发出的光永远不会进入人类的视野,他们以远远快于光速的速度离开银河系!

在宇宙早期诞生的膨胀阶段,空间和时间的膨胀速度甚至更惊人——奇点大爆炸( Singularity Big Bang )后的一秒钟,哈勃体积已经是10光年大小,一年后扩大到10万光年,1万年后哈勃体积的直径扩大到1000万光年!如果一个人拿着一把光速枪,想在大爆炸的混乱中谋杀你,他必须在大爆炸后10 - 33秒内扣动扳机。只有这样,光速子弹才能穿越168米的距离,在被不断扩大的时空推开之前击中你。

根据它的起源,最快光速的概念来自爱因斯坦的狭义相对论,它只适用于时空平坦的惯性系统。例如,两艘宇宙飞船以99 %的光速朝对方飞去。它们相对于彼此的速度只有光速的99.995 %,而不是光速的198 %。根据广义相对论,速度只有在局部空间才有意义,这一理论与空间本身比光速膨胀得快的事实并不矛盾。

不能超过光速有两个先决条件:首先,有静止质量;第二,能量和信息被传输。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相速,不能传输任何能量或信息,因此不违反相对论。

从某种意义上说,光速仍然是宇宙的“王者”,在曲率驱动或虫洞旅行等各种奇异幻想成为现实之前,人类必须服从它的统治。

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