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这个问题,几乎是每个孩童,刚刚听说关于光速的知识时,人人都有的本能问题。只要不是先天智障,问出这样的问题的少年人,比比皆是。无可指责,无可非议。如果一个少年人,连这点点幻想都没有的话,任何这种小孩的父母都会忧心忡忡,都会担心孩子得了自闭症,甚至担心自己孩子已经是只会傻哭傻笑的痴呆儿童了。1、按照现在的相对论的理论,那是绝对不可能的事情;2、要达到光速,运动物体的质量是无穷大,所需能量也是无穷大, 需要无穷大的能量,那是无法实现的事情;3、作为科学幻想是可以的,作为理论指导的话,还必须建立一个理论体系, 要有实验事实做基础。若能以接近光速飞行,佛教的极乐世界就是真的。
我们常常说,粒子不能够运动得“比光快”,“光速”是速度的上限。
实际上,如果我们单单这样说,那是说得不够完全的,因为光在通过不同媒质时,它的传播速度并不相同,光在真空中的行进速度最快。在这种场合下,它以每秒30万公里的速度运动。这个速度就是终极速度。
因此,如果想把话说得确切一些。我们就应该这样说:粒子的运动速度不能够“快于真空中的光速”。
光在通过真空以外的任何其他透明媒质时,它的传播速度总是小于真空中的光速,有时甚至要慢很多。光在某一特定的媒质中行进得越慢,当它从真空中以倾斜的角度进入这种媒质时,它受到偏折(折射)的角度就越大。偏折的大小是由一个称为“折射率”的物理量决定的。
把真空中的光速除以某一特定媒质的折射率,就得出光在这种媒质中的速度。在一般的压力和温度下,空气的折射率约为1.0003,所以光在空气中的速度等于300000除以1.0003,即每秒约299910公里。这比真空中的光速小90公里/秒。
水的折射率是1.33,普通玻璃的折射率是1.7,而钻石的折射率是2.42。这就是说,光在水中的传播速度为每秒约224000公里,在玻璃中为每秒约176000公里,在钻石中只有每秒约123200公里。
粒子的运动速度不能快于每秒约300000公里,但是,即使在水中,它们也确实能够以每秒约256000公里的速度运动。当它们的速度这样大时,它们在水中的行进速度就超过水中的光速了。事实上,除了在真空中以外,粒子在任何一种媒质中的运动速度都有可能超过那种媒质中的光速。
在非真空媒质中运动得比光快的粒子,会发出一种蓝光作为它的尾迹。这种尾迹的角度大小,取决于这个粒子在媒质中的速度比光在同一媒质中的速度快多少。
最先观察到比光快的粒子所发射出的这种蓝光的,是一个名叫巴维尔·切伦科夫的俄国物理学家,他在1934年报道了这件事。因此,这种光就被称为“切伦科夫辐射”。
1937年,另外两个俄国物理学家——伊利亚·弗兰克和伊戈尔·塔姆——把这种光同粒子和光在那种媒质中的相对速度联系起来,从而解释了为什么会有这种光。结果,这三个人获得了1958年的诺贝尔物理学奖。
人们已经设计出一种特殊的仪器——切伦科夫计数器,用来探测这种辐射,并测定它的强度和发射方向。
切伦科夫计数器特别有用,因为它只对速度非常高的粒子才起作用,并且很容易根据这种光的发射角度估计出这些粒子的速度。能量极高的宇宙线的运动速度已经非常接近真空中的光速,因此,它们就是在空气中也会产生切伦科夫辐射。
快子——这是人们所假设的一种只能以超过真空中光速的速度运动的粒子——即使在真空中也应该会留下一道非常短暂的闪光。因此,物理学家希望能依靠探测这种切伦科夫辐射,来证明快子是确实存在的(如果它真的存在的话)。
根据狭义相对论,确实没有能超过真空中光速的速度。但是现代的一些理论正在试图超越,比如一种模型叫做快子。
快子具有奇异的物理性质。它的质量是虚数,它的速度将随能量的耗散而无限增加,当它的能量趋于零时,则速度趋于无穷大。快子一旦产生,就具有大于光速的速度。要使它的速度减小,必须供给它能量。如要减小到光速,则必须供给它无限大的能量才行,因此其速度不可能减小到光速或低于光速。很神奇的样子,只是至今没有得到证实。
再考虑下速度的定义,位移比时间,一定是在空间中才能有相对于空间的速度。我们完全可以绕过这个定义,在宇宙的边界,空间在快速膨胀,当质点相对边界快速运动,配合空间的膨胀,如果存在更基本的参考系,可以通过对速度定义的回避来达到表面上的“超光速”。
当然,我们估计是见不到了。不过还是可以期待有一天物理学可以给我们带来超光速的世界的。
爱因斯坦的相对论说光速是最快的,所以没有比光速更快的,如果有一天他的相对论被推翻了,就可能会有吧。目前学术界认为是没有。
猫仙看世界:光速被重新定义?光速和它相比如同龟速,科学家:被爱因斯坦限制
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