本文目录
- 如果光速不变,当自身速度接近光速时间就越来越慢,达到光速时间会停止,超过光速可能会倒流,会是这样吗
- 为什么有科学家说:任何物体的速度都不能超过光速超过光速会怎么样
- 超过音速会音爆,超过光速会不会光爆
- 神仙是不是超越光速的人人的速度超越光速,会不会穿越
- 假如分子运动速度达到了光速,会怎么样
- 两个相对运动的物体,如果相对运动的速度够快,可否速度超光速超光速后会有什么现象
如果光速不变,当自身速度接近光速时间就越来越慢,达到光速时间会停止,超过光速可能会倒流,会是这样吗
光速不变,有两种可能。其一是光子具有无数种状态,既便是面对不同速度的空间(参照系),其传播速度仍然是一样的;其二是光子本身只有一种状态,但不同速度的空间感受到的速度却是一样的。由于一个物体不可能同时具有多种状态,所以第一种可能是不存在的。至于第二种可能,并没有什么实际的物理意义。就如同,对于同一件事,可以用不同的语言来描述,改变的只是语言而不是事件。狭义相对论为把不同的事件表述为同一件事,改变了表述的语言,即只是时间和距离的标准发生了相应的变化。退一万步说,如果真的存在物理的相对效应(如时间变慢),那也得先有一个绝对背景。否则的话,究竟是相对哪一束光高速运动呢?然而,特殊参照系的存在是与狭义相对论相违背的。
为什么有科学家说:任何物体的速度都不能超过光速超过光速会怎么样
在我们的自然界中物体运动的最大速度在目前为止仍然是光速,这个大家都知道。虽然量子纠缠在理论上是要超过光速的,但毕竟还只是理论。光速作为宇宙中最快的速度,所有有质量的物体达到光速是不可能的,因为物体的质量会随着速度的增大而增大。只有静止质量为0的光子才能始终以光速运动,并且始终是恒定速度,不能与任何速度产生叠加效果。在理论上看人类也是达不到光速的,但宇宙充满了神秘,也许这些科学观点会在科技更加发达的未来被打破,如果人类可以达到光速会发生什么呢?
在爱因斯坦的狭义相对论中有一个理论:物体在空间中运动的速度越快,那么它经过的时间反而越慢。这样看来的话如果速度达到光速,时间会为0,意味着作用在光速物体身上的时间停止了,如果超过光速,那么时间就会倒流。当然时间倒流似乎并不靠谱,但可以让作用在超光速的物体身上时间停止一部分应该是可能的,比如应该可以追上地球过去的影像看到地球的过去,这些应该是可以的,但也只能看到过去的事情却无法参与。
速度可以使时间延缓,但是速度越快也会使物体长度压缩。如果一个人达到了光速,那么时间相对于他自身来说会变得无限长,而他的长度则会变成无限小,估计也不成个人样了。也有一种说法是当一个人速度超越光速那么在其他人的眼中他就会变为虚无,而他自身则会进入更高纬度的空间,这个更高维度的空间可能是和过去平行的世界,也可能是和未来平行的世界。
相对论中说道,人类是不可能达到光速的,只能无限的接近。但是量子力学中的量子纠缠理论表示量子纠缠的速度至少是光速的一万倍,人类如果想超光速只能从量子纠缠方面做努力。利用量子纠缠的特性来达到使物质瞬间移动的效果,类似虫洞效应,在这一方面,我们中国的科学家曾经做过将光子利用“量子纠缠”现象瞬间传送到300英里外的卫星。但是对于人而言,想要通过量子纠缠来进行传送,除非将某个人转化为数据形态,然后发送出去到达目的地再转化为物质形态才有可能,这样也可以达到超越光速的效果。
人类想要达到光速除了利用“量子纠缠”来完成以外,暂时是没有别的更好的思路了。但是量子纠缠需要人可以转化为数据形态才有可能实现传送效,这对目前的科技来说也是根本不可能的。超越光速还是只能存在于我们想象中的事情,如果真的超越光速,可以看到一些过去应该是很可能的事情,但也有可能进入一个未知的高纬度空间,从而发生一些别的意外。
超过音速会音爆,超过光速会不会光爆
这个问题在历史上拿到了一个诺奖!
的确,超光速的带电粒子会产生大量光子,这种现象完全可以称为光爆。发现者和确认这个现象的物理学家叫切伦科夫,因此现在物理学界把这种现象称为切伦科夫辐射,而不是光爆。而切伦科夫也因为这项研究而拿到1958年的诺贝尔物理学奖。
图示:核反应堆的“光爆”现象,因为核反应堆释放出一些在水中跑得比光还快的粒子,于是产生了大量光子,让泡在水中的核反应堆呈现出诱人而危险的蓝光,这些光被称为切伦科夫辐射。
等一下,爱因斯坦的狭义相对论不是说,超光速是不可能的,光速就是宇宙中最快的速度,那怎么还会有超光速粒子存在?是啊,爱因斯坦的狭义相对论的发表,的确让一些人错过了诺奖,大多数人就此认为光速不可超越,不管在什么条件下都无法超越!
但现在我们知道事实不是这样,不能超越的光速仅仅是真空光速!但悲哀的是,当时的许多科学家并未清晰地意识到这一点。因此他们错失了一个诺奖,或者您也可以这么想,正因为大多数科学家都默认任何光速都是无法超越的,因此这样的发现和突破才值得一个诺奖!
因此现在光速这个词就有了两个含义:
一者是真空中光子的速度,这个速度无法被超越。
另一个含义则是光子的实际速度,但光子在不同介质中运动时,就不再能保持速度榜冠军了,这时候就给了其它粒子超光速的机会。
光子不仅能在真空中运动,还能在许多其它介质中运动,比如在空气中,在水中,在玻璃、钻石这类透明材料中等等。在不同的介质中,光子的速度不一样,当然这些介质中的光速只会比真空中的光速慢,而不会比真空光速快。当光速发生变化时,就会让光在穿过不同介质的接触面时,发生折射现象。
图示:要解释生活中常见的光折射现象,我们就得承认光是一种波,并且认识到折射现象的本质是因为光波在不同介质中传播时的速度差异造成的,最早把这一现象研究透彻的科学家是惠更斯。
图示:折射率就是真空光速和介质光速的比值,折射率越大表明,光在这种介质中的运行速度越慢。
现在,物理学家已经有了许多实测数据,因此我们知道在不同介质中光子的速度差异很大,如果真空光速记作C,那么光在生活中常见介质里的速度分别为:
空气中的光速为99.97%C
冰中的光速为76%C
(20摄氏度)纯水中的光速为75%C
酒精和丙酮中的光速都是73.5%C (在水杯中小心加入纯酒精,能看到两种液体的接触界面,就是因为光速差异导致的折光现象,但酒精和丙酮的液体接触面上就无法看到这样的分界面)
玻璃中的光速为66.67%C
水晶中的光速为50%C
钻石中的光速为41%C
晶体碘中的光速为29.94%C
此外不同溶液的折光系数也有差异,和溶质以及溶质的浓度有关系。
超光速导致光爆现象的发现
早在切伦科夫之前,就有人预言过这样的事情,奥利弗希·维赛德在1888年和1889年,阿诺德索末菲在1904年都曾发表过这方面的理论研究论文,但随着狭义相对论的发表以及被广泛接受,曾经预言过超光速之后会发生什么的物理学家的论文,自然也就被当成过时的论文被人们彻底抛弃了。也有人看到过这样的现象,放射性物质在水溶液中发光,比如研究镭的居里夫人就看到过并进行了记录,但她没有进一步追问这是怎么回事,默认这些光是放射性的镭自己产生的。
但俄国物理学家切伦科夫(cherenkov ),却专心的探究这个现象,并将其作为自己的博士研究课题,而对放射性物质在水中发光现象的探究,最终让他获得诺贝尔奖,虽然他并没有解释清楚原因,但他的研究排除了许多可能性,比如是放射性物质直接发出了光子这样的可能性。
在切伦科夫研究的基础上,另外两位物理学家Tamm和Frank最终解释清楚了这些光子的来源:“这种奇特的辐射不能用任何常见的机制来解释,例如快电子与单个原子的相互作用或电子的辐射散射。另一方面,如果我们注意到在介质中移动的电子即使是匀速移动,只要它的移动速度大于介质中的光速,它就会发光,那么我们就不仅可以定性也可以定量地解释这种现象“。
切伦科夫辐射现象的用处
确定了超光速带电粒子会发光这事情对物理学很重要,一些非常重要的物理学实验,依赖对这种现象的观察,比如日本的超级神冈实验。这个实验使用的是神岗的一个废弃矿山而得名,该实验的目的是探测中微子以及质子的衰变。理论计算表明当质子衰变时,在水溶液中会释放出比光速快的电子,于是就会产生切伦科夫辐射,该实验的目的就是发现这个现象。质子就是普通氢的原子核,质子的衰变速度和宇宙的命运有关,因为宇宙中的可见物质主要是氢。
注释:
1、惠更斯是光波动说的提出者和捍卫者,但不幸的是他的对手是牛顿,牛顿坚持光的粒子说,导致光的波动说被长期忽视,直到后来有了更多实验证据,是无法用光粒子说解释的时候,爱因斯坦站出来成功的将光的粒子说和波动说调和在一起,提出了著名的波粒二象性。
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神仙是不是超越光速的人人的速度超越光速,会不会穿越
所谓的神仙只是人类心中一种祟拜的梦幻。天体宇宙和地球之间,只有大自然的神奇,本来就不具备像神仙一样超越光速的人和仙。随着时代的发展,尤其是科学技术的进步,一切的神秘都会被人类发现。
至于人类敬拜上帝鬼神,只是一种信仰。敬的也是“真善美”。尤其敬那些为人民做出贡献的英雄,也可以说,英雄的魂魄就是神。
假如分子运动速度达到了光速,会怎么样
首先,分子运动不可能达到光速。
对于有静止质量m0的分子来说,随着它的运动速度v的增加,它的质量也会增加,参考这个公式:
如果分子运动达到光速,意味着上面这个公式的分母为0,也就是说分子的质量达到了无穷大。
分子运动速度的增加需要由外部能量的推动,所需要的能量为:
E=mv-m0v0
m的增大,逼近无穷,意味着加速这个分子所需的能量也就逼近无穷。
所以说,分子运动速度不可能达到光速!
然而,人类总是在不断挑战极限。
加速分子这样的“大质量”物体显然不划算,于是科学家就把目光瞄准了更容易“欺负”的基本粒子,它们的质量比起分子来说要小得多。
这就是大型强子对撞机的由来。
刚开始科学家还比较自制,建造的都是电子对撞机,毕竟电子的质量要小得多。
后来,科学家们显然并不满足于此,于是又建造质子对撞机。
目前世界上最大的粒子对撞机LHC是位于瑞士和法国边境地区地下100米深处的环形隧道中,隧道全长26.659公里。工程耗资高达54.6亿美元。
那么,我们再来看看,如果人类某一天将分子加速到接近光速的运动状态,会怎么样呢?
当然,这个事情很难办,因为目前人类能够加速的只有电子、质子这样的带电粒子。而分子本身不带电,很难将外部能量赋予给它。
好吧。就预计人类的科技有了巨大突破,分子也可以被加速到接近光速。
如此一来,这样的分子无疑是最危险的高能武器,可以摧毁任何阻挡它前行脚步的物体。
理论上,这样的武器携带的能量可以无穷大,所以其破坏性超过任何目前的核武器。
问题是,这种能量无法存储,所以这样的武器是无法控制的。一旦生产出来,要么就近将制造出这种武器的人或者设备摧毁,随之它自己也毁灭;要么就是瞬间飞到太空之中,立刻无影无踪。
嗯。就算这样脑洞大开,还是没有带来多大问题。
科学始终让人敬畏。只有遵从她的发展,才能给人类的未来带来福祉。
两个相对运动的物体,如果相对运动的速度够快,可否速度超光速超光速后会有什么现象
不可能超过光速,根据爱因斯坦质能方程式,速度越快,能量就越大,能量越大,需要的物体质量就越大,质量越大会限制速度的增加,所以永远不可能超过光速。超过光速,巨大的质量所处的引力场空间将会弯曲。