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為什么宇宙中光速最快 為什么光速是宇宙速度上限

浩瀚的宇宙存在著很多的規(guī)則限制,其中有一條是我們不愿意看到的,那就是光速限制 。在過(guò)去的時(shí)候,人們認(rèn)為,速度是可以無(wú)限提升的,可是當(dāng)愛(ài)因斯坦提出相對(duì)論之后,速度就有了限制,并不能無(wú)限提升,這個(gè)限制就是光速極限 。
任何物體在宇宙中航行,它的速度極限就是光速,不可能超越光速飛行,為什么宇宙會(huì)存在光速限制?我們通過(guò)三個(gè)方向來(lái)進(jìn)行一些分析 。

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光速極限論并不是沒(méi)有根據(jù)的一種猜測(cè),而是通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)和理論證據(jù)得出的一個(gè)結(jié)論,要說(shuō)將物質(zhì)加速最厲害的應(yīng)該是粒子對(duì)撞機(jī),大型的粒子對(duì)撞機(jī)可以將各種粒子加速到一個(gè)極高的程度,例如:質(zhì)子的速度可以達(dá)到299,792,455米每秒,這個(gè)速度是光速的0.9999999896倍 。
電子的質(zhì)量比質(zhì)子更輕,通過(guò)粒子對(duì)撞機(jī)可以加速到299,792,457.9964米每秒,僅僅比光速慢了3.6毫米每秒 。即使如此,電子的速度也沒(méi)有達(dá)到光速,更不要說(shuō)超越光速了,通過(guò)這些對(duì)撞實(shí)驗(yàn)可以看出,物質(zhì)即使想要達(dá)到光速都不可能 。

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另一個(gè)方面,宇宙的能量存在一個(gè)“GZK極限值”,粒子所攜帶的能量極限是5×10^19eV,一旦超過(guò)閾值,宇宙規(guī)則就會(huì)出手干預(yù) 。之所以有能量閾值的限制,主要是跟微波背景輻射有關(guān) 。
微波背景輻射相信很多朋友都知道,它是宇宙誕生之初的能量,微波背景輻射留下了大量的光子,這些光子會(huì)與粒子發(fā)生作用,產(chǎn)生中性π介子,而π介子會(huì)消耗能量,直到粒子攜帶的能量降低到極限值以下 。只要有微波背景輻射光子的存在,任何粒子的速度就無(wú)法超越光速,那么微波背景輻射會(huì)消失嗎?答案是不會(huì),它誕生于宇宙之初,只要宇宙還存在,它就不會(huì)消失,只不過(guò)會(huì)隨著宇宙的膨脹,光子的波長(zhǎng)會(huì)被拉長(zhǎng) 。
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最后一個(gè)方面就是著名的愛(ài)因斯坦相對(duì)論,根據(jù)相對(duì)論,物體的速度越快,質(zhì)量就會(huì)越大,當(dāng)物體的速度無(wú)限接近光速的時(shí)候,質(zhì)量就會(huì)無(wú)限大,需要的加速能量也就會(huì)無(wú)窮多,而在現(xiàn)實(shí)中,無(wú)窮的能量是無(wú)法獲取的 。
而在浩瀚的宇宙中,或許只有光子才沒(méi)有質(zhì)量,這也就是為什么直到目前為止,我們只發(fā)現(xiàn)光子能夠達(dá)到光速,而其他的粒子都有質(zhì)量的存在,速度只能無(wú)限接近光速的原因 。
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通過(guò)這些了解,我們也明白了宇宙的確存在光速限制這樣的規(guī)則,那為什么會(huì)有這樣的規(guī)則存在?難道光速?zèng)]有限制不好嗎?或許在很多人看來(lái),沒(méi)有光速限制,我們的探測(cè)器就可以無(wú)限加速,就可以輕松走出太陽(yáng)系,探索銀河系甚至是更加遙遠(yuǎn)的星系 。
那么這種無(wú)限制速度的探索真的好嗎?或許未必,要知道,浩瀚的宇宙不可能只有人類(lèi)這一個(gè)智慧文明,在未知的角落里,必然還存在著很多跟人類(lèi)一樣的智慧種族 。
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雖然直到現(xiàn)在,我們還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何的外星文明,但是只要是對(duì)宇宙有所了解的朋友,都會(huì)認(rèn)為,宇宙中存在外星文明 ??茖W(xué)家也相信外星文明是存在的,只不過(guò)無(wú)法搞清楚,宇宙中到底有多少的智慧文明 。
人類(lèi)目前的可觀測(cè)宇宙范圍達(dá)930億光年,而在這個(gè)范圍內(nèi),存在類(lèi)似于銀河系這樣的大星系數(shù)量可能達(dá)到數(shù)萬(wàn)億個(gè),而每一個(gè)銀河系又存在著數(shù)千億個(gè)恒星系,每一個(gè)恒星系都有數(shù)量不等的類(lèi)地行星存在 。

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