时间: 2023-09-25 19:01:14 | 来源: 喜蛋文章网 | 编辑: admin | 阅读: 87次
如果一个气球🎈在空中高速运动会发生什么变化吗?答案是该气球会在其运动速度达到声速之前就会因被空气挤压而破裂。
由于物质不实和空间不空,我们的宇宙是由以下两种物体构成的。其一是由离散的最小粒子(量子)构成的物理背景即本底空间,其二是由高能量子形成的封闭体系组成的物理对象即各种不同层次的物质。
于是,物质就好比是气球,量子空间则是空气,任何物体的运动都会受到量子空间的影响与束缚。
当物体的运动速度接近于光速时,该物体就会像气球那样子受到量子空间的挤压而逐层解体还原为量子,最终成为空间的一份子,由物理对象转变为物理背景。这就是为什么,在我们的宇宙中,任何物体的运动速度都无法达到光速的原因。
光子是受到激发的量子,是宇宙中最为基本且最小的粒子。所以,光子受到量子空间的影响与束缚最小且不会被分解。这就是为什么,光子具有最快速度的原因。
对此,有人会提出质疑,认为宇宙最初的膨胀速度和量子纠缠的速度都是远大于光速的。
前面我们已经分析过了,物体的运动之所以会受到限制🚫,是因为量子空间的存在。宇宙的膨胀是相对于其外部空间的运动,并不受宇宙内部空间的影响与束缚。
这就好比气球的膨胀与否取决于其内外部空气能量密度(压强)的比值,宇宙的膨胀主要是受到其外部空间的影响与束缚,与其内部的量子空间并没有直接的关系。
至于量子纠缠的超光速,其仅只是由一个错误的判断得出的荒谬结论。众所周知,所有的微观粒子都具有波动性,不存在绝对静止的粒子。对此有两种解释。
其一是认为,存在不连续的物理背景即存在着量子空间。当粒子的半径小于空间量子的间距时,就会受到空间量子的不对称碰撞💥,从而使粒子具有无规(热)运动。
其二是将粒子的波动性归结为粒子内在的天然属性,认为粒子的存在是其各种可能存在状态的概率集合,只有被人类观察时,才会由各种状态概率的集合塌陷为其中某一个具体的状态。
于是,对于一对相互耦合的粒子(类似一副手套),当我们观察其中的一个粒子时,不仅该粒子塌陷为具体的状态,另一个粒子也会瞬间塌陷,与两者之间的距离无关。这就是所谓的量子纠缠概念,其仅只是一个思维的结果。
总之,由于光子是宇宙中不可再分的最小粒子,由于物质是最小粒子构成的封闭体系,由于存在着由最小粒子构成的物理背景,所以宇宙中任何物体的运动都会受到其内部量子空间的影响与束缚,它们的速度是无法达到光速的。
爱因斯坦在1905年发表了狭义相对论,带领人类认识了一个全新的物理世界。在狭义相对论中,他认为时间和空间都是相对的,只有一种现象是恒定的,可以将时间和空间联系到一起,那就是光速,从而提出了光速不变原理。
即无论在何种惯性系(惯性参照系)中观察,光在真空中的传播速度都是一个常数,不随光源和观察者所在参考系的相对运动而改变。所以光速被认为是目前宇宙中最快的速度。那么未来有可能发现比光速还快的速度吗?
光在我们的生活中随处可见,那么光的本质是什么?其实关于这个问题曾经困扰了好几个世纪中物理学界的伟大人物,他们一直都在不断的争论光究竟是粒子还是电磁波。
最先提出光是粒子这个概念的是牛顿,这是由于微粒受力更加符合他提出的力学定律,但在当时惠更斯却持反对态度,在他看来光是一种类似于声波、机械波的波,并由此解释了光的反射、折射等现象。不过由于当时牛顿的威名比较大,因此最终以牛顿的“微粒说”成功告终。
直到英国物理学家托马斯·杨氏通过双缝实验在观察屏上发现了明暗交替的条纹,由此又开始了新的一轮争议,再加上赫兹也进行了实验,并且验证了明光是一种波,当时许多物理学家对此没有争议。
而当时爱因斯坦再次又提出光是由粒子组成的,因为只有这样,才能够完全解释光的反射和折射特性,而且根据光电效应实验证明出光其实是由能量组成的,不过这些能量是以波的形式传播的,他设想组成光的粒子是光子,推测当电子与物质中的光子碰撞时,它们会被后者的能量吸收并飞走,光子被击中的频率越高,飞行电子的能量就越大,双缝实验也证明了这一点。
直到法国德布罗意提出了波粒二象性的概念,众多物理学家才达成统一,认为光既是粒子,也是一种波,并且还得出所有的微粒或电磁波都具有波粒二象性,粒子就是波,波就是粒子,两者都是同一对象的两个属性。
根据众多智者研究光最终得出了光的三个规律:
光在同种均匀介质中沿直线传播。两束光在传播过程中相遇时互不干扰,仍按各自途径继续传播,当两束光会聚同一点时,在该点上的光能量是简单相加的。光传播途中遇到两种不同介质的分界面时,一部分反射,一部分折射,反射光线遵循反射定律,折射光线则遵循折射定律。真空中的光速是一个重要的物理常量 ,国际公认的值为 c=299792458米/秒 ,即3乘10的8次方米每秒,大约每秒30万公里。光看这个数字我们体会不了光速有多快,打几个比方来说,我们地球的直径是12756公里,计算一下,那么周长大约就是40000公里,而飞机是目前我们行驶最快的一种工具,坐飞机出国也是需要几个小时甚至十几个小时,而光速要围绕整个地球转一圈,只需要1/7秒;
还有地球到月球的距离,平均是38.4万公里,坐上光速去旅行,仅仅需要1.28秒就可以到达月球,和嫦娥一起赏月;太阳是太阳系的中心,我们地球到太阳的距离大约为1.5亿公里,如果是光速行驶的话,也才需要8分20秒我们就可以达到太阳了……
为什么光速不可超越?根据爱因斯坦的相对论,应该把空间和时间一起对待,并合称它们为时空,他还认为时空可以被弯曲或扭曲,而且还统一了质量和能量,认为质量和能量应该放在一起,这两个是一个物体的两面,质量里有能量,能量里有质量,由此提出了质能方程。
爱因斯坦根据质能方程E=mc^2 推导出了质量效应公式,在这个公式中,对于为什么光速不能被超越就解释的非常清楚,这个方程式中m是物体的质量,m0则是物体的静质量,V为物质运动的速度,C为光速,当m0≠0,则m+∞,当速度越接近于光速时,其质量也就会越大,就会需要无穷的能量来推动,因此任何静质量不为0的物质是很难达到光速的。
在宇宙中只有光子和胶子是静止质量为0,理论上只有它们可以达到光速,当然这些主要是针对于物质、信息和能量而言,总的来说如果我们生存的宇宙是有限的,整个宇宙的能量都不够,因此光速根本不可能被超越。
根据爱因斯坦的狭义相对论,光速不可超越,但宇宙之中的有些现象却是与光速最快的论调相悖。
科学家们在发现宇宙不断膨胀的现象之后,认为宇宙膨胀的速度超越了光速。在1927年,物理学家勒梅特从弗里德曼方程中推导出了宇宙膨胀观点,到了1929年,天文学家哈勃的发现有力证实了这一猜测,哈勃通过分析宇宙中星系的光谱,结果发现,河外星系的光谱只有极少表现出蓝移,大都表现出红移,根据多普勒效应,大部分星系正在远离银河系运动,提出了哈勃定律。根据哈勃定律(Vf = Hc x D),哈勃常数Hc=67.80±0.77(km/s)/Mpc,通过简单计算可以发现,宇宙的膨胀导致的退行速度已经超越了光速。
在科幻小说《三体》中就曾出现过使用量子纠缠进行超光速通讯的剧情,而量子纠缠也是一种非常奇怪的,无处不在的物理现象,它颠覆了常理。根据量子理论,如果AB两个粒子互为纠缠状态,那么即使是把这两个粒子放在相距几百亿光年的宇宙两端,只要A做一个动作,B就会和A做相同的动作,反之亦然,这就是量子的纠缠效应,而量子纠缠里所体现的速度就超越了光速,也是科学界著名的超光速现象之一。
人类的科技在近一百年以来发展迅速,我们的科学发展速度也一直在提高,在太空探索方面更是日新月异,我们对宇宙的认识也越来越多,但宇宙浩瀚无边,尽管我们的科技能力一直在提高,但人类目前连太阳系都走不出去,而宇宙中也有好多神秘现象我们无法解答,虽然爱因斯坦在相对论中提出,宇宙中存在的光速是人类目前无法赶超的,但由于我们对宇宙的探索还是不够深入,也许在未来的某一天,我们会有可能发现比光速要快的速度。
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