光速为什么是宇宙的极限速度,为什么光速不能被超越?

kuaidi.ping-jia.net  作者:佚名   更新日期:2024-07-05
光速绝非宇宙的极限速度,人类为何无法超越光速?

光速是宇宙最大速度吗?人类为何无法到光速?光速限制从何而来?

  首先我想说的是,光的速度可以被超越!不要惊讶,这是真的,但我们需要在耍赖、作弊的情况下才能超越光的速度,这个我们后面在说。首先我们在非相对论的基础上解释下,为什么我们不能超光速?
  人类的极限速度
  目前人类所创造的速度极限实在粒子对撞机中实现的,粒子加速器是利用电场加速粒子,并且使用磁场将带电粒子控制在加速环中加速,这就是说磁场、加速环越大,粒子获得的能量越高,
  大型强子对撞机中质子获得的能量是6.5 TeV,速度已经达到了0.9999999896c,299,792,455 m / s。这个数字一看这和光速基本没有区别,但确实没有达到光速。但质子还不是最快的人造速度。

  还记得电子吗?一个电子比质子轻了1836倍!在LEP电子对撞机中获得的能量为104.5GeV,是人类有史以来最快的加速粒子,达到了0.999999999988c,299,792,457.9964m/s,仅仅比真空中的光慢3.6毫米/秒!

  这时你可能会想,就差了3.6毫米每秒,这么难么?是能量不够吗?有没有更高能量的粒子?有!人类目前造不出来,但宇宙可以,大家还记得黑洞旋转的吸积盘的,磁场比人类创造的磁场强10亿倍,喷射出来的宇宙射线(质子流)能量可以一路飙升到10^19 ev以上!
  宇宙的极限速度,为什么不能被超越?  这么高的能量为什么还是没有超光速,下面就说说到宇宙的速度限制或者说能量限制了。当一个粒子的所携带的能量在5×10^19eV以上时,宇宙就开始干预粒子,不让其超过这个阈值。就是我们所说的GZK极限值!

  GZK极限是以提出者Greisen、Zatsepin、Kuzmin三人姓氏之首字母为名的理论上限,描述源自远处的宇宙射线应有的理论上限值
  当粒子能量高于这个极限值,在空间中就会和微波背景发射中的光子发生相互作用,并且产生一个中性π介子,一个中性π介子就会消耗135Mev的能量!知道粒子能量降低到允许的极限值。这个极限值意味着黑洞能量再怎么高,创造出来的质子速度为299792457.99999999999999999999918米/每秒。还是不能达到光速或超光速!

  这时有人就想,那宇宙微波辐射有一天会不会随着宇宙的膨胀没有了?速度就可以超光速了?不是的,空间的膨胀只会让光子的能量更低,甚至膨胀到无限低,或者波长被拉到无线电波的不断,但永远不会让光子消失。这就是解释宇宙极限速度的一种方式,如果你想听相对论版本的,下面就是!但首先你要相信相对论是正确的。
  相对论是怎么解释光速不能被超越的
  宇宙的速度极限,我们通常称之为光速,是宇宙运行的基本原理。相对论说,当你走得越快,你在前进方向上的空间维度就缩小得越多,当你被外部观察者看到时,你的生物钟也会运行得越慢。换句话说,空间和时间并不是一个固定的背景,在这个背景上,所有的事情都以相同的方式发生。相反,时空可以被弯曲或扭曲。
  如果你看爱因斯坦相对论的核心方程式,你会发现当你接近光速时,你前进方向的空间维度会缩小到零,而你的时钟会慢到停止。一个宽度为零,时间没有变化的参考系实际上是一个不存在的参考系。因此,这就告诉我们,没有任何东西可以比光速更快,原因很简单,间和时间实际上并不存在于这个点之外。因为“速度”的概念需要测量在一定时间内在空间中走过的距离,所以速度的概念甚至在物理上并不存在于光速度之外。事实上,“比光还快”这个短语在物理上是没有意义的。这就像是说“比黑还黑”。

  你可能会说爱因斯坦的相对论是错的。但现在有如此多的证据都在支持相对论,如果它是错的,以光速不变原理构筑起来的相对论大厦早就垮了。
  为什么说光速又可以被超越
  前文开头我为什么又说可以超光速呢?其实关于关于“光速极限”这一原理,更准确的说法应该是:“在本地空间内,没有任何东西的速度能超过光速。”这意味着如果我们使用非局部尺度,我们确实可以获得比光速更快的有效速度。
  例如,如果虫洞存在,你可以有一个从地球到北极星的捷径。与从地球到北极星而没有穿过虫洞的光相比,你的速度会更快。换句话说,你会先到达北极星。这样的超光速是允许的,因为你从来没有在局部空间超过光速。如果有一束光从地球发射到北极星,并和你一起穿过虫洞,你就不可能跑得过光。

  再举一个例子,宇宙中有一些遥远的恒星,它们之间的碰撞速度比光速还快。这也是允许的,因为星系并不是本地速度。这些星系会人为自己相对于周围的空间根本就没有动,谈何超光速。
  还有一个例子,我们经常会看到核反应堆发出幽幽的蓝光,这时切伦科夫辐射,光子在水中的速度受到了限制,而电子这时就超过了光速!

首先我想说的是,光的速度可以被超越!不要惊讶,这是真的,但我们需要在耍赖、作弊的情况下才能超越光的速度,这个我们后面在说。首先我们在非相对论的基础上解释下,为什么我们不能超光速?

人类的极限速度

目前人类所创造的速度极限实在粒子对撞机中实现的,粒子加速器是利用电场加速粒子,并且使用磁场将带电粒子控制在加速环中加速,这就是说磁场、加速环越大,粒子获得的能量越高,

大型强子对撞机中质子获得的能量是6.5 TeV,速度已经达到了0.9999999896c,299,792,455 m / s。这个数字一看这和光速基本没有区别,但确实没有达到光速。但质子还不是最快的人造速度。

还记得电子吗?一个电子比质子轻了1836倍!在LEP电子对撞机中获得的能量为104.5GeV,是人类有史以来最快的加速粒子,达到了0.999999999988c,299,792,457.9964m/s,仅仅比真空中的光慢3.6毫米/秒!

这时你可能会想,就差了3.6毫米每秒,这么难么?是能量不够吗?有没有更高能量的粒子?有!人类目前造不出来,但宇宙可以,大家还记得黑洞旋转的吸积盘的,磁场比人类创造的磁场强10亿倍,喷射出来的宇宙射线(质子流)能量可以一路飙升到10^19 ev以上!

宇宙的极限速度,为什么不能被超越?

这么高的能量为什么还是没有超光速,下面就说说到宇宙的速度限制或者说能量限制了。当一个粒子的所携带的能量在5×10^19eV以上时,宇宙就开始干预粒子,不让其超过这个阈值。就是我们所说的GZK极限值!

GZK极限是以提出者Greisen、Zatsepin、Kuzmin三人姓氏之首字母为名的理论上限,描述源自远处的宇宙射线应有的理论上限值。

当粒子能量高于这个极限值,在空间中就会和微波背景发射中的光子发生相互作用,并且产生一个中性π介子,一个中性π介子就会消耗135Mev的能量!知道粒子能量降低到允许的极限值。这个极限值意味着黑洞能量再怎么高,创造出来的质子速度为299792457.99999999999999999999918米/每秒。还是不能达到光速或超光速!

这时有人就想,那宇宙微波辐射有一天会不会随着宇宙的膨胀没有了?速度就可以超光速了?不是的,空间的膨胀只会让光子的能量更低,甚至膨胀到无限低,或者波长被拉到无线电波的不断,但永远不会让光子消失。这就是解释宇宙极限速度的一种方式,如果你想听相对论版本的,下面就是!但首先你要相信相对论是正确的。

相对论是怎么解释光速不能被超越的

宇宙的速度极限,我们通常称之为光速,是宇宙运行的基本原理。相对论说,当你走得越快,你在前进方向上的空间维度就缩小得越多,当你被外部观察者看到时,你的生物钟也会运行得越慢。换句话说,空间和时间并不是一个固定的背景,在这个背景上,所有的事情都以相同的方式发生。相反,时空可以被弯曲或扭曲。

如果你看爱因斯坦相对论的核心方程式,你会发现当你接近光速时,你前进方向的空间维度会缩小到零,而你的时钟会慢到停止。一个宽度为零,时间没有变化的参考系实际上是一个不存在的参考系。因此,这就告诉我们,没有任何东西可以比光速更快,原因很简单,间和时间实际上并不存在于这个点之外。因为“速度”的概念需要测量在一定时间内在空间中走过的距离,所以速度的概念甚至在物理上并不存在于光速度之外。事实上,“比光还快”这个短语在物理上是没有意义的。这就像是说“比黑还黑”。

你可能会说爱因斯坦的相对论是错的。但现在有如此多的证据都在支持相对论,如果它是错的,以光速不变原理构筑起来的相对论大厦早就垮了。

为什么说光速又可以被超越

前文开头我为什么又说可以超光速呢?其实关于关于“光速极限”这一原理,更准确的说法应该是:“在本地空间内,没有任何东西的速度能超过光速。”这意味着如果我们使用非局部尺度,我们确实可以获得比光速更快的有效速度。

例如,如果虫洞存在,你可以有一个从地球到北极星的捷径。与从地球到北极星而没有穿过虫洞的光相比,你的速度会更快。换句话说,你会先到达北极星。这样的超光速是允许的,因为你从来没有在局部空间超过光速。如果有一束光从地球发射到北极星,并和你一起穿过虫洞,你就不可能跑得过光。

再举一个例子,宇宙中有一些遥远的恒星,它们之间的碰撞速度比光速还快。这也是允许的,因为星系并不是本地速度。这些星系会人为自己相对于周围的空间根本就没有动,谈何超光速。



光速宇宙



  • 光速为什么是宇宙中最快的速度?
    答:第三种:宇宙膨胀速度。宇宙中足够远的两点,膨胀退行“速度”超过光速,并不违反相对论。同时也意味着,如果距离足够远的两点,光是无法从一点传到另一点的,因为在有限时间内,光走过的距离总是小于膨胀增加的距离。第四种:虫洞穿越。虫洞”就是连接宇宙遥远区域间的时空细管。暗物质维持着虫洞出口的...
  • 光速只有每秒30万公里,是谁限制了它?刘慈欣的猜想令人兴奋
    答:科学家证明光速每秒30万公里,谁在限制它?刘慈欣的猜想令人兴奋 光速所指的就是光传播的速度,它也是目前科学家公认的极限速度,也就是30万公里每秒。人类没有发现比光传播速度更快的物质,所以光速也被视为是宇宙的极限速度。光速为什么是30万公里每秒,这个数字是怎么计算出来的呢?第一个提出这一概念...
  • 为什么说光速是宇宙极限速度,凭什么
    答:c是一个宇宙物理常数。 可以说不同的宇宙中c值也不同。 即便在 '我们这个宇宙' 中,空间的 '疏密' 不同,c值也不同。 不能说光速是宇宙速度的极限。而是宇宙本来就有个速度极限值c,光子的传播速度能达到这个值而已。 微观来说,就是在一普朗克时间内,位移一普朗克尺度。 为什么?空间并非宏观...
  • 为什么光速是宇宙中的极限速度?
    答:就像地球的第一宇宙速度就是7.8km/s,超过这个速度限制,你就会脱离地球进入太空。而这个速度就是靠地球的质量、体积、自转等物理性质计算出来的。所以,想要知道为何光速这么大,还是研究一个奇点爆炸到宇宙诞生的过程,才能得出来一个解释。要不然,光速不变只能永远成为一个不能不能证伪的公理。
  • 既然宇宙膨胀速度有时超过光速,为什么还说光速是宇宙中的极限速度。
    答:电磁波在真空中的传播速度(即光速)只能说是目前已知的最快速度。按照宇宙大爆炸理论,越是靠近爆炸奇点的物质应当越稀薄,爆炸边缘的物质量浓度应当更大,已知光线在穿透其他透明物体时速度会下降,所以我们在看宇宙边缘的发光物体时,光线所传递速度S应当为光速s'减去膨胀远离速度s''再减去光线穿透透明...
  • 为什么光速是宇宙中各物体所能达到的最快速度
    答:根据爱因斯坦的狭义相对论,E=MC²,其中C的是光速,M是物体的质量,E是所需要的能量。所以,速度V的变化导致需要的能量变化,而且是呈指数形式增长的。所以这也说明,没有任何物体是可以超越光速的,即使是光速,也就只有光能够达到,也就是没有质量的光子。但是,这个结论只是根据狭义相对论反推...
  • 为什么宇宙中最快的速度是光速
    答:光速常常被称为宇宙的速度极限,但并不是所有的事物都遵循这个规则,事实上空间本身就能够以比光速更快的速度扩大。回溯138亿年前宇宙大爆炸的那一瞬间,在不到一秒钟的时间内,宇宙以惊人的速度膨胀,目前宇宙已经发展到不可估量的规模,可能永远无法观测到它的另一面。如果说光速是宇宙中的速度上限,...
  • 为什么光速是宇宙中最快的速度?有没有比光速更快速度的物质?
    答:爱因斯坦在他1905年发表的狭义相对论基于一个通用原则:相对任何以恒定速度运动的观察者来说,不管这个速度是多少,物理原理及光速都是一样的。爱因斯坦的狭义相对论使我们对时间和空间的观念发生了革命性的变化,强调了光速在物理学中的根本地位。想象你在一枚火箭里,与一道激光脉冲一同冲入宇宙空间。地球...
  • 为什么光速是宇宙的极限速度?物质真的不能达到光速吗?
    答:质量在空间中运动有阻尼作用,质量越大效果越大,相对论中有个公式,速度越大质量越小,光速时质量为零,只要有质量就达不到光速,你唯一能看到的光速就是光子,光子没质量,至于你的问题,是个很经典的误解
  • 既然宇宙膨胀速度有时超过光速,为什么还说光速是宇宙中的极限速度。
    答:电磁波在真空中的传播速度(即光速)只能说是目前已知的最快速度。按照宇宙大爆炸理论,越是靠近爆炸奇点的物质应当越稀薄,爆炸边缘的物质量浓度应当更大,已知光线在穿透其他透明物体时速度会下降,所以我们在看宇宙边缘的发光物体时,光线所传递速度S应当为光速s'减去膨胀远离速度s''再减去光线穿透透明...