常有人問:這個世界有超光速的物質(zhì)嗎?如果現(xiàn)在沒有將來會出現(xiàn)嗎?
時空通訊可以肯定的說:沒有,將來也不會有。這里關(guān)鍵是“物質(zhì)”,物質(zhì)就有質(zhì)量。愛因斯坦的真空光速極限是說光速在我們世界是傳輸最快的物質(zhì),這個物質(zhì)就是光子,光速是光子運動的本質(zhì)屬性,它生來就是以光速運動。光子沒有靜質(zhì)量,但有動質(zhì)量,光子能夠傳遞信息和能量。
因此,光速極限是指任何有靜質(zhì)量的物質(zhì)都無法達(dá)到光速,更不能超過光速。這個理論人們試錯了100年,都沒有找到一例反證,所有的觀測和實驗數(shù)據(jù)都支持這個理論。一度時期,科學(xué)界曾經(jīng)認(rèn)為中微子運動達(dá)到甚至超過光速,后來證明是實驗數(shù)據(jù)錯誤。因為中微子的靜質(zhì)量雖然很微小,但大于零,其速度只是非常接近光速。
科學(xué)家在大型強子對撞機里,用巨大能量加速電子束或者質(zhì)子束,這種質(zhì)量很微小的物質(zhì),再用多大能量,都只能無限接近光速,最高紀(jì)錄的質(zhì)子速度達(dá)到0.9999999991倍光速,但無法達(dá)到光速。
關(guān)于光速的定性,是貫穿愛因斯坦狹義相對論的一根筋骨,抽掉了這根筋骨,就沒有相對論;而現(xiàn)代物理學(xué)大廈是建立在愛因斯坦相對論基石上的。因此真空光速性質(zhì),是現(xiàn)代物理學(xué)的一根硬性“杠杠”,這個“杠杠”不可逾越,脫離了這個“杠杠”,現(xiàn)代物理學(xué)的基礎(chǔ)就沒有了,很多理論都要推倒重來。
光速的基本性質(zhì)包括光速極限和光速不變。光速極限,就是我們認(rèn)知的宇宙,光速是最快的,沒有什么物質(zhì)運動能夠達(dá)到光速,更不能超過光速;光速不變,就是真空光速在任何慣性系(慣性參照系)觀察,速度都是一樣的恒定不變的,也不會因觀察者的相對運動而改變。現(xiàn)在測定的真空光速精準(zhǔn)數(shù)值為:299792458m/s(米/秒),這是現(xiàn)代物理學(xué)最重要的一個常數(shù)。
限制物質(zhì)運動速度的“杠杠”是質(zhì)速關(guān)系。愛因斯坦狹義相對論認(rèn)為,有靜質(zhì)量的物質(zhì)不能達(dá)到光速,是因為物質(zhì)運動受到質(zhì)增效應(yīng)限制。物質(zhì)運動越快,動質(zhì)量越大,趨近光速時動質(zhì)量就會趨于無限大。質(zhì)速關(guān)系公式表達(dá)為:M=m/√[1-(v/c)^2]。這里的M表示物質(zhì)的運動質(zhì)量,m為物質(zhì)的靜質(zhì)量,v為運動速度,c為光速。
從這個公式,我們可以得出任何有靜質(zhì)量的物質(zhì),即便是1個質(zhì)子,只要不斷趨近光速,其動量都會越來越大,最終達(dá)到無窮大。何謂動量?就是動質(zhì)量或動能量,在愛因斯坦質(zhì)能關(guān)系中,質(zhì)量與能量是能夠等價互換的,這個質(zhì)能關(guān)系式表達(dá)為:E=MC^2。這里,E為能量,M為質(zhì)量,C為光速。
何謂無窮?就是整個宇宙動量都是“有窮的”,也就是說達(dá)到光速一個質(zhì)子的動量也會超過宇宙,這就是一個悖論,是不可能實現(xiàn)的。
愛因斯坦就是用這個公式證死了光速這個“極限杠杠”。迄今為止,所有的物質(zhì)運動,都符合質(zhì)速關(guān)系這個公式。比如來自宇宙遙遠(yuǎn)深空的高能射線,它們不同速度有不同的動質(zhì)量;任何物質(zhì)不同速度的撞擊或打擊,也符合這種質(zhì)增效應(yīng);在大型強子對撞機里,電子、質(zhì)子速度的提升越趨近光速,需求的能量相應(yīng)呈指數(shù)級上升。
雖然“物質(zhì)”運動不能達(dá)到光速,但存在超光速“現(xiàn)象”。所謂現(xiàn)象,就不是物質(zhì)運動,不適用質(zhì)增效應(yīng)質(zhì)速關(guān)系公式,因此不違背愛因斯坦光速藩籬。這些現(xiàn)象包括量子糾纏、宇宙膨脹、蟲洞穿越、時空折疊。
這些現(xiàn)象有的在研究中,有的還處于科幻階段,但理論上都是存在的。時空通訊過去在很多文章中討論過這些問題,這些都不屬于物質(zhì)的運動速度,而是存在的某種現(xiàn)象。比如量子糾纏是物質(zhì)存在方式的本質(zhì)屬性;宇宙膨脹是空間本身的膨脹,而且是大尺度疊加的膨脹;蟲洞穿越和時空折疊是采取“抄近道”、“縮地法”的方式,并非速度真實提升等等。有興趣的朋友可以查閱我過去文章,這里就不展開來說了。
這些現(xiàn)象有很多都是愛因斯坦自己提出并論證,或者預(yù)言存在的,如果這些屬于物質(zhì)運動,就不會有光速極限和光速不變原理出臺了,也就不會有相對論的問世。因此我們談物質(zhì)運動,一定要區(qū)分這些現(xiàn)象是不在光速限制范疇的,否則就會導(dǎo)致思維混亂。
光是人類認(rèn)識世界具有唯一性的工具。很多人在談及超光速物質(zhì)時,都忽略了一個最重要問題,就是迄今為止人類都是依靠光來認(rèn)識世界的,現(xiàn)在觀測到世界上的一切,依靠的都是光。因此光是物質(zhì)、信息、能量的傳遞,而不是前面所說的一些現(xiàn)象。
廣義上說,光就是電磁波,整個電磁波譜包括可見光和不可見光。不可見光包括無線電波(包括長波、中波、短波、微波)、紅外線、紫外線、X射線、γ射線,因為電磁波整個波譜的傳遞媒介都是光子,因此這些都屬于光的范疇。
人眼能看到的光就是可見光,可視作狹義的光,我們平常所說的光幾乎都是指可見光??梢姽庵皇窃谇懊嬲f的所有波譜中,介于紅外線和紫外線中間380nm~760nm(納米)之間波長的一小段波譜,除了這一小段波譜,其余的光占據(jù)著從數(shù)km(千米)到pm(皮米,1萬億分之一米)級整個巨大頻段,人眼都不能直接看到。
但不管可見光還是整個光譜波段,其傳播速度都是一樣的,就是真空光速:c=299792458m/s。
現(xiàn)在人眼不光可以通過可見光直接觀測到這個世界,還可以通過各種儀器設(shè)備,如X光機、各種波段電子顯微鏡、射電望遠(yuǎn)鏡、紅外望遠(yuǎn)鏡、X射線望遠(yuǎn)鏡、伽馬射線望遠(yuǎn)鏡等,讓不可見光顯形,讓我們的視網(wǎng)膜感知。
因此我們看到的一切都是光賦予的,這些可見或不可見的光到達(dá)了我們的眼睛,我們才能夠看到一切??梢哉f沒有光,就沒有這個世界的一切,而人類觀測到的一切都限制在光的性質(zhì)以內(nèi)。
如果有超越光速物質(zhì)存在,我們現(xiàn)在認(rèn)知的世界將不復(fù)存在。光雖然很快,但還是有速度的,這就給我們了解世界有了一個延滯性,就是我們觀測到的一切,都不是即時,而是過去時。這個過去時我們可以理解為,1米距離的物體,我們看到的是1/299792458秒之前的樣子;1km距離的物體,我們看到的是1/299792.458秒前的樣子;月球距離我們38萬多千米,我們看到的就是1秒多鐘前的樣子。
同理,1光年距離的天體,我們看到的是1年前的樣子;1萬光年距離的天體,就是1萬年前的樣子;1億光年乃至100億光年距離的天體,就是1億年前或者100億年前的樣子。我們世界的秩序就是建立在光傳遞給我們的信息之上,并且通過光來認(rèn)識世界一切的。
那么我們現(xiàn)在來試想一下,如果有一種物質(zhì)超過光速,我們怎么來觀測呢?我們依靠光能觀測到比光還快的物質(zhì)嗎?我們觀測到的世界還是這個樣子嗎?如果這個世界真的發(fā)現(xiàn)這種物質(zhì),不但一切理論,而是一切秩序都將改變。我實在無法想象出這樣的世界會是一個什么樣子,各位說呢?
我們當(dāng)然希望有一種比光還快物質(zhì),替代光更快了解世界,但這種想法似乎是荒誕的,與現(xiàn)實無法契合。要改變光感世界,人類所有的感官和感知方式都要重新改變,那就不是現(xiàn)在的人類了。因此我堅定支持光速極限和光速不變理論,相信這個世界上不存在超光速運動的物質(zhì),至少在目前理論和現(xiàn)實認(rèn)知框架下不允許存在。
就是這樣,歡迎討論,感謝閱讀。
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