目前已知光速最快,那么未来有没有可能发现快于光速的速度呢?

如题所述

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。



光速有多快?

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。


    宇宙膨胀速度

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。


    量子纠缠现象

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。


总结

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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第1个回答  2020-05-12
肯定有可能的,光速也是人类一步步研究出来的,科技是在不断进步的,而宇宙有太多我们未知的东西。
第2个回答  2020-05-12
未来肯定会有超过光速的速度,因为人类不停的在发展,科技也在不断的进步,肯定会发现超过光速的速度,也就是超光速。
第3个回答  2020-05-12
我觉得是很有可能发现的。因为这个世界存在着太多的未知了,任何可能性都有。
第4个回答  2020-05-12
未来的事情很难讲,但我认为是可能的。因为宇宙中很有可能更高级的物种掌握着比光速更快的科技。
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