根据爱因斯坦的相对论,光速对任何有质量的物体来说都是一个宇宙的速度极限。
这个限制适用于任何地球上我们称之为“普通质量”的东西。
根据相对论,任何有质量的物体的运动速度都不应该超过光速。(图片来源:百叶窗图库)
本文最初发表于对话网站。该出版物为太空网的专家之声:《观点与见解》提供了这篇文章。
萨姆·巴伦,澳大利亚天主教大学副教授
“我很好奇,如果有人以两倍于光的速度移动,会发生什么?”——德万奇, 13岁,孟买
据我们所知,一个人不可能以两倍于光的速度移动。事实上,任何像你我这样质量的物体都不可能移动得比光速快。
然而,对于某些奇怪的粒子来说,以两倍于光的速度运动——它可能会把这些粒子送回过去。
宇宙的速度限制
目前我们最好的物理理论之一是阿尔伯特·爱因斯坦提出的相对论。根据这一理论,光速在任何有质量的物体上都是一个宇宙的速度极限。任何有质量的物体都不能加速超过光速。
加速一个有质量的物体,必须增加相应能量。想让物体跑得越快,增加的能量就越多。
相对论方程告诉我们,任何有质量的东西——不管它有多少质量——都需要无上限的能量才能加速到光速。
但是我们所知道的所有能源都是有限的:确实它们在某些方面是有限的。
事实上,宇宙只包含有限的能量。这意味着宇宙中没有足够的能量将有质量的物体加速到光速。
既然你和我都有质量,别指望很快就能以两倍光速运动。
根据爱因斯坦的理论,像物体或人类这样的庞然大物都不可能加速超过光速。(图片来源:百叶窗图库)
如果它们确实存在,那么超光速子的速度一定比光速快。普通质量的物体无法加速超过光速,超光速子也不能被减速到光速以下。一些物理学家认为,如果超光速子存在,它们就会频繁时间倒退。这就是为什么在许多科幻小说和电影中,超光速粒子与时间旅行联系在一起。有一些想法认为,我们可能有一天会利用超光速粒子来建造一台时间机器。但目前,这仍然是一个遥远的梦想,因为我们没有能力探测到潜在的速子。
快捷键——速子?
这个宇宙的速度限制适用于任何我们称之为“普通质量”的东西。
然而,有一种叫做速子的假想粒子,具有一种叫做“假想质量”的特殊质量。
没有证据表明超光速粒子存在。但根据相对论,不能排除它们存在的可能性。
我们的旅行速度不能超过光速,真令人失望。离我们最近的恒星,除了太阳,是4.35光年远。所以,以光速旅行,需要四年多的时间才能到达那里。
我们探测到的最远的恒星在280亿光年之外。所以几乎可以放弃绘制全宇宙的图表的念头。
也就是说,相对论确实允许“虫洞”的存在。
虫洞是空间中任意两点之间的捷径。一颗恒星在正常情况下可能距离我们4.5光年,通过虫洞可能只有几个小时的距离。
如果真的有虫洞,它们会让我们在很短的时间内长途旅行——允许我们在人的一生中到达宇宙最远的地方。
不幸的是,就像超光速粒子一样,虫洞完全是一种假设。
你可以把虫洞想象成一条两端通向时空不同点的隧道。(图片来源:百叶窗图库)
非凡的潜能
我们不能真正地超越光速,仍然尝试想象。通过这种方式思考,我们正在进行“反事实思维”。如果现实有所不同,每种可能性都有不同的物理原理。我们只能猜测比光速快会发生什么。我们会像一些科学家认为的那样,开始穿越回过去吗?我将把它留给你和你的想象力来想出一些想法!本文基于知识共享许可协议,转载自对话专栏。请阅读原文。
BY:Sam Baron
FY: Jane
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来源: 天文在线