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這三種速度遠(yuǎn)超光速 秒殺光速的三種速度

在愛因斯坦提出相對論后,我們才知道質(zhì)量物體的速度有一個極限,即光速,而有質(zhì)量物體只能無限接近光速,不可能達(dá)到光速 。能達(dá)到光速的物質(zhì)是那些沒有質(zhì)量的粒子,如光子、膠子、引力子,這些粒子的本質(zhì)必然是以光速運(yùn)動 。
在許多人看來,光速是一種極快的超級速度,如果是在地球上,有這種速度你就能在地球的任何地方快速飛行 。所以光速在宇宙中是一種非常快的速度嗎?即使我們的視野僅僅停留在太陽系中,光速也是很快的,太陽系中的單光范圍只需一年就能被觀測到 。

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可以把視野放在整個星系上,光速就不會那么快了,直徑為100,000光年的星系,需要100,000年才能走出來 。假如我們把視野繼續(xù)擴(kuò)展到整個可觀察的宇宙,光速就像龜速一樣慢,930億年后才能從可觀察的宇宙中出來,你說它慢不慢 。
因此面對宇宙時,光速其實(shí)并不重要,以這樣的速度還不能進(jìn)行星際航行,不能真正探索宇宙 ??催@,也許很多人對人類的未來都充滿了失望和困惑,因?yàn)楦鶕?jù)相對論,質(zhì)量物體的速度只能無限接近光速,即使將來我們把飛船的速度提高到99.999%,也只能探索非常有限的范圍,無法探索整個宇宙 。
如果沒有星際航行的能力,想要真正了解宇宙,無疑是不可能的,難道宇宙中的光速真的無法超越嗎?實(shí)際上也不是,目前人類已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了三種超光速的速度 。
這三種速度遠(yuǎn)超光速 秒殺光速的三種速度


宇宙大爆炸時膨脹率 。
質(zhì)體不能達(dá)到光速的主要原因是,物質(zhì)擁有的動能隨速度的增加而增加,當(dāng)速度無限接近于光速時,動能就會變得無限大 。此時,物質(zhì)所含的總能量將變成無限大,而質(zhì)量將變成無限大 。因此,物質(zhì)要達(dá)到光速,需要無限的能量,但是,在可觀察到的宇宙中,我們能得到的能量是有限的 。
材料不能達(dá)到光速,這是科學(xué)家進(jìn)行了大量能量實(shí)驗(yàn)后得出的結(jié)論,目前人類通過粒子對撞機(jī)已能將粒子加速到299792,455米每秒,與真空中的光速相比僅差0.000001%,可以說非常接近光速 。
盡管物質(zhì)的極限速度是光速,但太空擴(kuò)張則不在此限 。許多朋友都知道,宇宙起源于奇點(diǎn)大爆炸,在138億年前,它僅僅是一個奇點(diǎn),在某種未知的力量的作用下,它開始迅速膨脹,從10^-41秒開始到10^-36秒,并經(jīng)歷了短暫的爆發(fā) 。
【這三種速度遠(yuǎn)超光速 秒殺光速的三種速度】
這三種速度遠(yuǎn)超光速 秒殺光速的三種速度


在這個短暫膨脹期,空間中的真空能量開始衰變到物質(zhì)中,產(chǎn)生我們現(xiàn)在知道的所有物質(zhì)粒子和未知的反粒子,這個過程叫做再加熱期,也就是熱大爆炸的開始 。
在此期間,宇宙膨脹得非常快,達(dá)到了驚人的速度,那么有多快?宇宙大爆炸后的一秒內(nèi),宇宙擁有1光年的距離,1年后,銀河系也擁有1光年的距離,這個速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了光速 。
138億光年之外的宇宙膨脹速度 。
宇宙空間自誕生以來,經(jīng)過短暫的膨脹階段后,并未停止膨脹,而是不斷加速膨脹 。距離我們越遠(yuǎn)的星系,離我們也越快,即距離我們越遠(yuǎn),根據(jù)目前的觀察,宇宙的膨脹速度是每百萬光年20公里/秒,也就是說,每隔1百萬光年,宇宙的膨脹速度就增加了20公里/秒 。
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以此速度計算,目前136億光年外的星系空間,都在以超光速遠(yuǎn)離地球,而從地球發(fā)出的光子無法到達(dá)地球,我們也無法觀察到138億光年外的星系,因此就有了可觀測的宇宙范圍 。

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