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发表于 2018-11-23 21:45:04
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跟胖哥学物理 宇宙中速度有上限么
感谢邀请,什么是宇宙速度的上限,在牛顿力学时代,并没有给出宇宙速度的上限问题,他认为自然界物质直接是一种引力,到了爱因斯坦相对论,他提出来引力并不存在,而是一种空间弯曲,因为引力速度就是空间弯曲束缚,根据这一理论,给出引力速度,就等于光速。
大家都知道,爱因斯坦的在狭义相对论中,首先是物理研究方法发生了改变:牛顿力学基础是伽利略变换,而侠狭义相对论是利用洛仑兹变换实际上,伽利略变换就是洛仑兹变换在低速情形时的极限。
理论物理学曾研究两个相对做匀速直线运动的参考系之间的坐标变换关系的普遍形式。如果不假定时间是绝对的,但是假定时间是单向的、均匀的,空间是均匀的、各向同性的,则可以推导出两个相对做匀速直线运动的参考系之间的坐标变换关系的普遍形式就是洛仑兹变换,只是其中出现的参数c是一个量纲为速度的普适常数.它的物理意义是一切物体运动的极限速度,任何一个物体在任何参考系中的运动速度都不能超过c.如果一个运动物体在一个参考系中的运动速度为c,则它在相对于这个参考系做匀速直线运动的任意参考系中的速度都是c.如果这个极限速度趋于无穷大,洛仑兹变换就还原到伽利略变换.由此可见,洛仑兹变换是更普遍的变换,伽利略变换只是它的一个特殊情形。狭义相对论中的真空光速恒定假设实际上就是确认了真空光速就是洛仑兹变换中的极限速度。
但是,爱因斯坦并没有说光速是宇宙极限速度,因为狭义相对论中物体质量是不为零的,在他的广义相对论中,当物体质量为零,即物体的质量和能量相互转化,那么当转化成为能量的光子,它的速度可以超过光速。
科学家们曾一度研究存在超越光速的可能性,幻想着有一天能够造出超光速运动的火箭来.这样,人们只要乘上这种火箭,就可以追上地球上发出的光信号,从而看到地球上过去发生的事情.这意味着在超光速的条件下时间将会倒流,人们将先过明天,再过今天,然后再过昨天.或者说,一个人先变成老翁,在当青年,少年,再 变成婴儿.这种现象对于生活在我们这个物理世界的人是难以想象的.
人类一种在寻找超过光速的现象,可惜一直没有成功,因为超光速人类就实现了穿越。2011年9月22日,意大利物理学家在OPERA实验中发现了一种超光速的中微子,如果实验数据确凿无误,爱因斯坦在相对论中提出的“超光速会形成黑洞”将会受到挑战。OPERA的此次实验由位于意大利中部山区的格兰萨索国家实验室(LNGS)与位于瑞士日内瓦的欧洲核子研究组织(CERN)合作进行,实验结果基于对16,111次中微子测量事件的观察, 标示出了中微子的旅行速度以40322.58分之一超出光速, 为现实中宇宙速度的极限。但是该实验最终错误,是测量人员的技术失误。于2012年6月8日向世界公布实验错误。
也有人认为光速就是宇宙的最高极限,也一直在想法设计实验证明。直到上个世纪末,美国科学家迈克尔孙和莫雷合作进行了一个著名的实验,才证实了这样一个重要的结论:光速在真空中的速度永远不变,不管在什么观察系统里测量它,也不管发射光速的光源是否在运动都一样.这说明光速是我们目前所知的自然界里的“绝对冠军”,是运动的极限.因此,时间永远也不会倒流。
不过他们实验并不被大家接受,人类还在寻找更接近真理答案,不过到目前为止,还真没有发现超过光速的速度存在,都只是一种理论上推导。科幻中作者为了能实现穿越,描写超光速都还只是一种良好愿望,希望到时候科学会给出一种正确可靠答案!
2018年11月23日于宜昌市夷陵吾同斋 |
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