打破宇宙鐵律?光速並非最快,在它面前簡直慢如蝸牛

從古到今,“光”一直是人類瞭解世界和傳遞信息的途徑之一,每時每刻都有無數道光從宇宙中飛馳而來,讓人類得以看到絢麗多彩而又雄偉浩瀚的世界。

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然而,“光”帶給人類的並不僅僅是純粹的視覺體驗,它還無聲地向人類訴説着古老的宇宙規律。得益於對它的深入研究,這才誕生了現代物理學兩大基石——相對論和量子力學。

雖然説“光”具有非常神奇的屬性,並且對人類的幫助也是巨大的,但這仍難掩其“殘酷”的本質,因為按照相對論,光速是宇宙中速度的上限,任何物體的運動速度都無法真正達到光速,甚至它在真空環境下還是一個恆定不變的值。

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如此神奇的“光”,其本質究竟是什麼呢?物理學家詹姆斯·克拉克·麥克斯韋(James Clerk Maxwell)經過多年的觀察和實驗認為光就是一種電磁波,這是人類首次瞭解到光的本質。

根據他創立的麥克斯韋方程組,人類也第一次真正計算出了光在真空中傳播的速度,即299792.458千米/秒。

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近百年來,隨着人類對宇宙認識的不斷加深,浩瀚的宇宙愈發顯得遙不可及,因為在如天鵝絨般細膩的宇宙背景映襯下,哪怕是光速也顯得像蝸牛一樣緩慢。抬頭望向深空,那些進入我們眼眸的光束,無不已在深空中急速前行了幾億甚至幾十億年。

正如上面所説的,無論光多麼的神奇,也難掩其“殘酷”的本質,在光速無法超越的鐵律制約下,星際旅行成為一個可望而不可及的夢。

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似乎造物主跟人類開了一個玩笑,先讓你見識一下宇宙的浩瀚無垠,再反手給宇宙設定一個速度上限。這好比一個盲人好不容易重見光明,還沒來得及發出感嘆,便被無情地奪去了雙腿。

光速有上限這條宇宙“鐵律”真的沒有辦法打破嗎?宇宙中真的沒有比光速還要快的速度了嗎?

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在科普力度極大的當下可能很多人都知道,除了銀河系以及臨近的幾個大星系在引力牽引下互相靠攏之外,可觀測宇宙整體呈現的是加速膨脹的態勢。

如果以地球為基點,那麼距離地球越遠的星系退行速度越快,在足夠遠的地方其實退行速度已經超越過光速。

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數個研究表明,宇宙膨脹並不存在所謂的“起點”,它具有均勻且各向同性的特定。相信一下,你處於一張由時空編織的超級彈力巨網中心,網的邊緣有無數個人正在用完全相等的力拉拽,隨着他們不斷拉拽你會發現,巨網上放置的一切東西都在遠離你,並且離你越遠的東西離你而去的速度越快。

怎麼衡量物體遠離我們的速度呢?此時大名鼎鼎的哈勃常數就派上用場了。目前哈勃常數為每秒70千米/百萬秒差距,1百萬秒差距是326萬光年。

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代入剛剛的想象,從巨網中心向遠處看去,距離你326萬光年的星系正在以70km/s的速度遠離你,而距離你652萬光年的星系正在以140km/s的速度遠離你。按照這樣計算下去,當某個星系距離地球140億光年時,其遠離速度就和光速相等了。

目前,可觀測宇宙的半徑約460億光年,這就意味着大部分星系發出的光永遠也無法落入人類的眼眸,因為它們拋棄地球的速度已經大於光速。

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除了退行速度,宇宙誕生之初暴漲階段的膨脹速度更是驚人。根據現有數據推測,奇點爆炸1秒後,整個宇宙已經膨脹到了10光年大小,1年後變成了10萬光年,而短短1萬年後就膨脹到了驚人的1000萬光年。

倘若有個人手持一把光速槍,想要趁着奇點爆炸的混亂打你一槍,那麼他必須在爆炸發生後的10^-33秒之內開槍,這樣子彈才能跨越168米的距離,在時空將你推離之前命中你。

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不是説光速最快嗎,為什麼空間膨脹速度能夠遠超光速呢?難道愛因斯坦的相對論錯了嗎?當然沒有。

事實上,光速最快的概念來源於狹義相對論,它的適用範圍僅限於時空平直的慣性系。就像兩個物體各以99%光速互相朝相反的方向運動,它們相對於對方的速度其實只有光速的99.995%,而不是198%。

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按照廣義相對論,速度只有局部空間中才具有意義,而空間本身的膨脹超過光速與相對論並不衝突,所以相對論沒有任何錯誤,它仍然是現代物理學的基石理論。

當然了,與之類似的“超光速”現象還有很多,比如量子糾纏、卡西米爾效應、哈特曼效應等等,他們雖然比光速快,但因為不能傳遞任何信息和能量,所以也並不違背相對論。

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所以從宏觀層面來看,光速仍然是宏觀宇宙的“王者”,在蟲洞或曲率飛船等腦洞沒有成為現實的情況下,人類仍然得屈服於它的統治。

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