光速特别是超光速现象咱们都特别关怀,比方2011年欧洲粒子中心的中微子超光速现象揭露今后,引起了极大的重视,由于奥佩拉团队取得的成果比光速快0.0025%,但最终被证明是个超级乌龙!爱因斯坦的狭义相对论早就告知咱们,世界中不行能存在逾越光速现象!
但其实咱们都误解了,光速不行逾越仅仅信息传递不行逾越光速,而与之无关的现象逾越光速则并没什么问题,那么为什么不能逾越光速,又有哪些逾越光速的现象,无妨来盘点下!
为什么不能逾越光速?
很多人一说到超光速就拿爱因斯坦的狭义相对论说事,但事实上狭义相对论的要害要素之一,洛仑兹改换来自于大神洛仑兹的创作,他在1895年时提出了在运动方向上长度缩短的概念,来解说1887垂暮克尔逊-莫雷在以太漂移中的零成果!当然洛仑兹的解说是令人信服的,但很可惜他依然在死守以太的概念,虽然其时现已关于光速呼之欲出,但洛仑兹坐失良机!
洛仑兹在1899年和1904年对洛仑兹改换做了弥补和批改,并且在1904年以论文《以恣意小于光速的系统中的电磁现象》中的洛仑兹改换现已十分接近于现代的洛仑兹改换概念!1905年6月份,爱因斯坦扔掉了以太的概念,假定光速不变和狭义相对性原理,推出了狭义相对论!
当然其间的长度改换依然是洛仑兹改换,而依据洛仑兹改换则可以推出在狭义相对论之后爱因斯坦宣布的《物体的惯性同它所含的能量有关吗?》,这狭义相对论整个系统中是环环相扣的,它们的中心便是两条根本假定,当然其间一项推论也很简略,光速不能被逾越,不然将会导致质量无量大和长度变成负数......
世界中有哪些现象是超光速的?
虽然信息传递的速度不行逾越光速,但世界中超光速现象仍是十分遍及的,它们的要素各不相同,有的是不同介质中导致的,有的则是不传递信息的现象!
核电站中的切伦科夫辐射
1934年前苏联物理学家帕维尔·阿列克谢耶维奇·契伦科夫发现的一种辐射,其特征是介质中运动速度逾越光的一种电磁辐射,所谓的光速不行逾越指的是真空中的光速,而介质中的速度(水中为0.75c)则小于真空光速,而核反应堆中的粒子在水中的速度可以逾越光速,此刻切伦科夫辐射就产生了!
但这仅仅是在不同介质中,看起来就像是田忌赛马,我在真空中干不过你就在水中干掉你,而光在水中不是由于速度降低了,而不是不断激起再发射再激起.....这光的速度显着就降低了!
德布罗意物质波
这就不得不提一下德布罗意取得诺贝尔奖的毕业论文了,这或许是物理史上绝无仅有的!他的理论是这样的,依据爱因斯坦的方程,假定电子具有质量,那么它内禀的能量便是质能方程预示的:
E=MC^2
当然这儿咱们还得套入普朗克闻名的辐射量子能量计算公式:
E=HV,那么可以推导出:
MC^2=E=HV,所以V=MC^2/H
所以电子就存在一个频率,也就说电子是个波,电子居然是个波....其实一切的微观粒子行为都是波粒二象性,这点你们可以去翻翻量子力学,那么当电子以V0速度行进时,它将随同一个相波:
V=C^2/V0
这个速度比光速快上很多倍,但不要着急,这个相波不传递任何信息,它并不违背相对论!这是德布罗意波,它的波长计算公式如下:
λ=(C^2/V0)/(MC^2/H)=H/MV0
红点的速度为相速度,旅馆的速度为群速度
所以它的速度比光速高很多倍,但却不具任何传递信息的含义。
世界胀大速度逾越光速
目测这现已被咱们科普N次了,世界胀大速度其实并不高,依据2013年普朗克卫星测定的速度,大约只要67.15千米/秒·百万秒间隔,即世界在每隔326万光年的间隔上,胀大速度才添加67.15千米/秒,假定将它计算到每千米上,几乎便是一个可以忽略不计的速度!
但工作就坏在世界真实太大了,假定依照当时速度胀大的话,世界大约在145亿光年外胀大速度逾越光速!而依据对世界的巨细与形状评价,现代地理以为世界是平整且无限大的,所以这145亿光年外胀大速度逾越光速就成了或许!
这个超光速依然无法传递信息,是空间胀大方向上的累积上的一个增量。
鬼怪般的量子羁绊
咱们都以为量子羁绊可以逾越光速,其实这有不小的误解。
其实关于量子羁绊最早是从爱因斯坦的EPR佯谬中引申出来的,这是爱因斯坦进犯玻尔关于量子论的哥本哈根解说不齐备所提出的一个思维试验!。1935年3月,爱因斯坦和波多尔斯基以及罗森三人共同在《物理谈论》杂志上宣布了一篇论文,叫做《量子力学对物理真实的描绘或许是齐备的吗?》提出了这个困扰了量子论将近半个世纪的难题!咱们无妨来捋一捋这个好玩的试验!
爱因斯坦和波多尔斯基与罗森
一个不稳定的大粒子衰变的两个小粒子,然后在不观测情况下将它们移动到世界的两头,假定这种粒子有两种分别为左右的自旋,那么当其间一个粒子左旋时,另一个粒子必定会右旋,由于要坚持整体守恒嘛!
那么问题来了,此刻现已在相隔悠远的世界两头,谁又能告知这两个粒子都必须相反自旋呢?所以爱因斯坦以为,当这两个粒子在别离时状况就现已是确认了的,不然就会违背相对论,呈现不行描绘的超距作用!
但玻尔以为两个粒子在观测没有展开时,不管相距多远都处在叠加态,当观测时才会坍缩,因而间隔关于这种鬼怪般的作用是不存在的!
简略的说,玻尔以为在观测曾经不管相距多远都是叠加态,当观测时才会坍缩成为两个不同的状况,爱因斯坦没有和玻尔共同的量子论知道层次,因而玻尔第一次有了一种秀才遇到兵的感觉,但玻尔只能讪笑爱因斯坦和他知道不在同一个层次,由于EPR相缪的证明需要到45年后的80年代法国奥赛理论与应用光学研究所的阿斯派克特试验才证明了玻尔的理论是正确的!
量子羁绊不属于超光速,不过真实的超光速现象真实是习以为常的,比方你拿支激光笔,翻开后划过月球,请问假定能看到光斑的话,这个光斑是否逾越光速在移动?答案是必定的,其实这便是相波的以一种表现形式,你无意中十分形象的展示了德布罗意的相波运动,你应该得“金酸梅奖”!