依据爱因斯坦的狭义相对论,其实咱们咱们都知道,物质、信息、能量传达的极限速度是光速,说白了,便是不管你挑选什么姿态的参考系,你看到的光速都是3*10^8m/s,不可能比这再快。
这其实是很违背咱们直觉。由于,在微观低速状态下,咱们常会用到速度叠加。我举个比方,假如你在小车里朝着小车的运动方向用手电筒射出光,那在地上观测者看来,光的速度就应该是光速加上车速,而不是光速。而相对论告知咱们,成果便是光速。
详细的原因,其实咱们还要从相对论的提出说起。
相对论
爱因斯坦之所以会提出相对论,并不是凭空想象出来的。实际上,是由于其时的物理学开展就正好到了这个坎。换句换说,假如爱因斯坦出生在牛顿那个年代,他也不会提出相对论,不只如此,即便是爱因斯坦不存在,也会有科学家(可能是好几个)提出相对论,这其实是年代需求。
最早从伽利略开端,一向到牛顿提出牛顿力学。人们其实现已承受了最初咱们提到的速度叠加的那套理论。后来,麦克斯韦提出了闻名的麦克斯韦方程。
麦克斯韦经过这个理论一致了电磁学现象,而且预言电磁波的存在,以及光实际上的意思便是一种电磁波。
麦克斯韦的理论其实类似于牛顿理论相同,都是经典物理学地基相同的理论,都预言了许多现象,而且描绘得极为精确。所以,被科学家们所承受,确定为干流的科学理论。可偏偏这两个看起来如此正确的理论,就莫名奇妙地对立了。而产生对立的当地便是光速。
麦克斯韦方程中,有一个描绘光速的表达式,c=1/ε0μ0,其间“ε0”和“μ0”都是常数。这就从另一方面代表着,光速c就应该是一个常数。可依照牛顿理论,速度是相对的,取决于详细的坐标系。因而,这就对立了。而这正好发作爱因斯坦的年代。
许多科学家为了谐和两个理论的对立,提出了“以太”,他们都认为光速是相对于以太的。一群试验物理学家参加到了寻觅以太的队伍傍边。可终究,他们全失利了,他们不只没有证明以太是存在的,相反,他们证明了以太是不存在的。这就阐明,光速并不是相对的,而是肯定的,在任何惯性参考系下,光速都是相同的。
爱因斯坦把这个称为“光速不变原理”,他正是根据光速不变原理和相对性原理推导出的相对论。从而,他能够推导出相对论框架下,物体的质量所对应的表达。
经过这个表达式,咱们咱们都知道,当速度超越光速时,这个表达式就失去了含义。实际上经过相对论咱们咱们能够知道,假如要把物体加快到光速,所需求的能量是无限大的,所以是底子不可能做到的。
世界胀大
上文中所描绘的这一切都是根据物质、信息、能量的传递。可是,咱们要知道的是,世界中并不只仅只有这三样,实际上世界所包括的东西远超越这个领域。因而,只要不违背光速不变原理,其实仍是能够超光速的。比方:量子羁绊。确实是超光速的,但又不传递任何能量。这是由于,量子是处于叠加态的,这就从另一方面代表着两个羁绊的量子都处于叠加态,假如你破坏了一个量子的叠加态,别的一个也就固定住了。不可能再操作现已坍缩的量子以到达信息传递的功用。因而,量子羁绊只能用来加密,而无法用来传递信息。
除了量子羁绊,实际上世界的胀大也是超光速的。依照咱们现在的理论,咱们咱们都知道,世界起源于138亿年的一次大爆炸。
大爆炸之后,世界空间就发作了剧烈的胀大,这个胀大的速度是远远超越光速数亿倍的。
后来,世界进入到了减速胀大一向继续到距今的45亿年前,世界从减速胀大转为了加快胀大。而对咱们在地球上的观测者罢了,世界大多数方位的退行速度是超光速的,咱们是永久也无法看到它们。它们的退行其实便是世界胀大形成的。
这也形成了我所能看到的世界只是是世界的一部分,这一部分被咱们称为可观测世界。
因而,世界胀大和量子羁绊相同也是超光速的,但它们其实都不违背光速不变原理。