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光速在相对论中是无法超越的,有种速度却能超越?

时间:2016-11-22 11:48:54 来源: 编辑:guanliyuan 4900 收藏
光速在相对论中是无法超越的,有种速度却能超越,爱因斯坦错了吗?

汽车跑得快,飞机比汽车快,火箭更比飞机快,不论怎么快,都 比不上光的速度;光的速度是每秒钟30万千米,从月亮上反射来的 光,只需要1秒多钟就能到达地球。

30万千米,只是一个近似数,精确的数据为每秒299 792. 458千 米,而且,这是在真空中的传播速度。

光速还有一个特别的性质,叫做光速不变。这一点,与我们在学 校学的经典物理学不同,物理老师教给我们的速度是相对速度。一 辆红色卧车和一辆白色卧车同时同向同速在高速公路上行驶,站在 公路边的人看到两部车的速度都非常快,并排飞速行驶。而坐在红 车里的人看到的白车,却好像静止不动;如果红车忽然加速,红车上 的人看到白车在倒退。同一件事,不同的人,看到的速度却不相同。

爱因斯坦的相对论告诉我们,不论光是从静止的灯塔里发出来, 还是从高速运动的火箭中发出来,速度都是每秒30万千米。无论你 站在地面静止测量,还是在宇宙飞船中测量,光速也是每秒30万千 米。光速不受光源运动速度的影响,也不受观测者运动速度的影响。

光速不变原理不仅是理论,而且被实验所证实,成为相对论的 一个主要支柱。相对论还告诉我们:光速是最快的速度,任何物质的 运动速度都不能超过光速。

光速是极限,不存在比光速更快的速度。爱因斯坦列出一个公 式,说明物体的质量会随着运动的速度而增加。在日常生活中,因为 运动的速度太小,质量增加也非常小,这是可以忽略不计的。发射通 向火星的探测器,速度可算是快了,达到每秒11千米,100千克质 量的物体也只增重0.35毫克。

可是,爱因斯坦的公式说,当物体的速度接近光速的时候,物体 的质量就会增加到无限大。质量无限大,就是说要多重就有多重。要使质量无限大的物体增大速度,就必须用无限大的力。上哪儿去找 这个无限大的力呢?‘

宇宙中没有一个力是无限大的,也就无法使质量无限大的物体 增大速度,怎么还可能超过光速呢?绕了一个弯,最后回到了主题: 一切物体的运动速度都达不到光速,更不能超过光速。

如果有一种物体的运动速度超过了光速,相对论就不对了,就 有必要加以修正,也可能被推翻。

在日常生活中,人们找不到超光速的现象。那么,在茫茫的宇宙 深处,在细微的基本粒子中间,会不会有超光速现象呢?

高能粒子运动的速度是非常快的,在加速器中,运动速度可以 达到每秒20万、25万千米。那么,其中会不会有超光速的粒子呢?

1934年,前苏联科学家切伦科夫发现一个现象:光在水中传播, 速度要比真空中慢,此时高能粒子在水中的速度,就会超过光的速度粒子就会拖着一条一条淡蓝色的尾巴。切伦科夫观察到了这种现 象,并且被其他科学家证实,由此也产生了用来观测粒子速度的 仪器。

 

这一现象,使人们打开了眼界,认为自然界存在着超光速的粒 子,并把它叫做“快子”。有的科学家认为,自然界的粒子分为3 类:慢子、光子和快子。

慢子的速度超不过光速,光本身就是光子,速度是每秒30万千 米,快子的速度超过光速。以光速为界线,存在两个宇宙,一个是 “慢宇宙”,一个是“快宇宙”。在慢宇宙中,粒子超不过光速,而在 快宇宙中,粒子的运动都是超光速的。

那么,自然界是不是存在着快子,又如何去观测快子,就成为了 一个谜。

谜底暂时还不知道,如果存在快子,就应该与切伦科夫的观测 相吻合。

说过微小的基本粒子,再来看遥远的星空。在银河系以外,科学 家发现了一种天体,用射电望远镜接收到了它们发出的无线电波, 制成相片,看上去有点像恒星,于是被叫做“类星体”。

对类星体进行观测,科学家发现,类星体存在着超光速现象,先 是发现一个叫3C120的类星体在膨胀,膨胀的速度达到光速的4倍。 后来发现,有的类星体包括两个射电的子源,两个子源以很高的速 度分离。类星体3C345分离的速度是光速的7倍。这是通过长达7年 的观测,才确定的分离速度。另一个类星体,两个子源的分离速度竟 是光速的10倍。

面对观测结果,科学家的认识发生了分歧。

有的人相信相对论,就说这种现象虽然存在,但是并不反映真 实运动,而是一种假象,应该称作视超光速膨胀。也就是说,只是看 起来是超光速了,实际却不是。

有人说,问题出在类星体离地球多远。如果像原来估计的那样,类星体离地球很远很远,那么,类星体的分离速度的确是超光速了。 可是,如果距离地球不是那么远,比原先的估计要小得多,那就不存 在超光速,超光速的现象根本不会发生。

有许多证据说明,类星体的距离确实处在原先估计的距离上,肯定存在超光速现象。目前,已有好几种理论来解释超光速现象(或是视超光速现 象),都无法令人满意。超光速之谜还没有谜底呢!

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