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科學家:宇宙中存在多種超光速現象,光速和它們比,和蝸牛一樣慢

2024-10-25科學

科學家研究發現啊,咱這太陽在銀河系裏就是個普普通通的黃矮星,待在一個叫獵戶臂的支旋臂上呢。離銀河系中心大概有2.6萬光年遠。單看太陽系的話,它可不小,但要是往整個銀河系裏瞅,那就跟掉海裏的一粒沙子似的。現在人類瞅見銀河系的直徑都達到20萬光年了。銀河系裏大概有1000億到4000億顆恒星,還有400億到1000億顆星星呢,咱這太陽不過是其中一顆。光年是個距離單位,一光年就是光跑一年的距離,光速大概每秒能跑30萬公裏,這速度可超出咱人類的想象了。可就這麽快的速度,在浩瀚宇宙面前,那也慢得很。既然這樣,宇宙裏有沒有超光速的現象呢?下面咱就一塊兒瞅瞅宇宙中的超光速現象。

頭一個超光速的事兒——量子纏結。

量子纏結在量子力學裏可算是個特經典的理論呢。量子力學啊,是19世紀好多科學家一塊兒鼓搗出來的。那時候,科學家瞅見經典物理學對微觀世界的奧秘根本解釋不了。得嘞,普朗克、玻爾、海森堡、薛定諤、愛因斯坦這些人就湊一塊兒創立了量子力學。這量子力學呢,就是描述微觀東西的理論,跟相對論一塊兒被當成現代物理學的兩大台柱子。量子纏結是啥呢?就是兩個或者好幾個微觀粒子互相搗鼓了之後啊,每個粒子自個兒的特性就變成了整體的性質,你就沒法單獨去說單個粒子的特性了。纏結著的粒子可有不少特性,就好比不管把兩個纏結著的粒子擱多遠,只要咱們動其中一個粒子,那另一個粒子也得跟著受影響,而且這影響的速度那是眨眼就完成的。

要是咱把一個粒子擱冥王星上,另一個粒子放地球上呢。只要咱動一動地球上這個粒子,嘿,冥王星上的那個粒子也跟著受影響。這事兒啊,有點像心靈感應似的。不過可得著重說一下啊,量子纏結可不是科學家瞎猜的,那可是經過驗證的事兒。大名鼎鼎的物理學家愛因斯坦剛知道量子纏結的時候,都覺得這事兒神了,管它叫「鬼魅般的超距作用」呢。好多科學家尋思啊,量子纏結為啥能不管距離多遠都這樣呢?主要就是因為它們之間存在疊加態。要是兩個粒子打一開始就有點共同的關系,那就算這倆粒子分開了,它們的疊加態也還是纏一塊兒的,量子纏結其實就是這種疊加態互相纏繞的表現。

就科學家目前對量子纏結的認知而言啊,量子纏結這技術可比光速快老多了,為啥呢?它那影響的速度眨眼就完事兒,快得很。要是能把量子纏結技術用到日常生活裏,人類科技肯定能「蹭蹭」往上漲一大截。現在科學家正想法子把這技術擱到通訊器材上呢。這要是成了,人類的通訊速度肯定比現在快得多。可量子纏結為啥能這麽快呢?科學家還在那兒使勁兒研究呢。要是人能把量子纏結的秘密搞清楚,沒準兒就能搗鼓出超光速飛船來。盼著人類能早點實作這夢想吧。

嘿,這就來說說第二個超光速的事兒——宇宙膨脹那速度。

按照宇宙大爆炸那套說法啊,宇宙如今大概已經138億歲嘍。宇宙是從一個小得不能再小的奇異點開始膨脹起來的,現在它寬得能有930億光年呢。您瞧瞧,這宇宙膨脹的速度可遠超光速了。可相對論又說,有質素的東西運動速度沒法超過光速。這宇宙裏星系退行的速度肯定超光速了呀,這是不是個矛盾呢?嗨,其實相對論裏說光速不可超越,那指的是普通物體。宇宙膨脹是空間自個兒在變大,這和相對論的理論不沖突。空間結構到處都在膨脹,這麽一來,空間裏的星系就被互相拉開了,星系們只能相互離得越來越遠,而且離得越遠,遠離的速度就越大,為啥呢?因為距離越遠,單位時間裏空間擴張得就越多唄。

宇宙膨脹是咋量出來的呢?20世紀初那陣兒,美國有個物理學家叫愛德溫·哈伯。他瞅仙女座星系的時候,發現這星系裏好多變星離地球都超過90萬光年了,這可比咱們自個兒的星系遠老多了。後來哈伯又瞅了、量了23個星系,這些星系離咱都有2000萬光年呢。還有啊,哈伯瞅仙女座星系的時候,瞧見螺旋星雲的光譜能分裂成它那些組成顏色。按照光源裏的元素,譜線會以一種特定的樣式出現在光譜裏。要是這些光源在動,那這些光譜就往光譜的紅端跑。分析了這些星雲發出來的光以後,哈伯最後得出個結論:星系的紅移和星系離地球的距離是成正比的。這就意味著離地球越遠的天體啊,正一個勁兒地加速離咱遠去呢。1929年的時候,哈伯就把他這想法給公布出來了。

還說呢,距離和紅移的比例是每光年距離對應每秒170公裏的速度。宇宙膨脹這理論啊,可把人類的傳統認知給攪和亂套了。以前啊,人類老覺得咱們這宇宙是安安靜靜、一動不動的。這理論一出來,人類對宇宙就有了新看法,可也把科學家給整得挺絕望的。科學家尋思啊,要是這宇宙就這麽一直膨脹下去,那咱可永遠都沒法知道宇宙的邊兒在哪了。為啥呢?這宇宙膨脹的速度可比光速快多了,而人類最快的飛行速度也就只能無限接近光速,根本到不了光速,更別說超過光速了。這就意味著我們沒法飛到宇宙的邊兒上,所以科學家心裏特絕望。不過也有一些科學家覺得,宇宙之所以不停地膨脹,是因為宇宙大爆炸產生的能量還沒徹底用完呢。要是有一天,宇宙大爆炸的能量都用完了,那宇宙就該收縮了。

宇宙膨脹的時候速度有多快,收縮的時候那速度就有多快,末了就會收縮成一個奇異點。這奇異點要是被啥外來的東西打擾一下,宇宙就「砰」地又炸了,新宇宙就這麽誕生了。這麽看來咱們這個宇宙也有輪回呢。不過這也就是科學家的猜想,到底咋回事兒呢?到現在科學家還在那兒使勁兒研究呢。

超光速現象裏的第三個——曲速引擎。

好多科幻片裏啊,都能瞅見主角坐著超光速飛船在宇宙裏瞎飛呢。嘿,那咱這願望能不能成真啊?科學家琢磨著,要是人類能鼓搗出曲速引擎,那超光速飛行也不在話下。簡單講呢,就在時空裏弄出個時空泡。飛船在這泡裏就跟定住了似的,可這泡呢,超光速往前跑,就把飛船一塊兒帶著往前走啦。這就好比開帆船,船自個兒可沒動彈,是浪帶著帆船跑呢。時空超光速運動可不違反愛因斯坦那套理論,為啥呢?因為時空運動它本身不傳啥資訊啊。就像咱們這宇宙一直超光速膨脹呢,這超光速又不傳資訊,就不違背大自然的規矩。科學家覺得啊,咱們能操控飛船周圍的時空,把前面的時空給壓縮嘍,後面的時空讓它伸展膨脹,這麽著就能帶著時空泡超光速往前飛嘍。

曲速引擎可是分不同等級的呢,每個等級所需要的能量那都是呈指數級往上長。9.9999級的曲速引擎那可是最高倍數,能達到光速的20萬倍。要是咱的宇宙飛船真能有這速度,人類在宇宙裏隨便溜達都不是事兒。咱就尋思尋思,按一倍光速算,從地球到冥王星得5個小時,這速度就已經相當快了。但要想實作曲速引擎,那可不容易。畢竟飛船得有足夠的動力才能把時空給扭起來。就現在人類這點科技,根本就搞不定曲速引擎這技術。不過讓科學家特興奮的是,美國的科學家在研究的時候發現了世界上第一個納米級的翹曲氣泡。這對人類研究曲速引擎來說意義可重大了,保不齊以後人類科技發展起來了,真就能曲速飛行了呢。

超光速現象裏排老四的——蟲洞穿梭。

蟲洞啊,還有個名兒叫愛因斯坦 - 羅森橋呢。這理論是愛因斯坦和羅森一塊兒琢磨出來的。蟲洞呢,其實就是愛因斯坦弄出來的一個假設。不過啊,他倆研究重力場的時候就尋思,宇宙裏應該有個能穿越時空的隧道,這隧道就是蟲洞唄。理論上講,蟲洞能當個時間機器使。狹義相對論說移動的時鐘走得慢,簡單講呢,就是飛得快,快到接近光速的人,他的時間就越來越慢。要是科學家能想法子造個蟲洞出來,一開始蟲洞兩頭的時間是同步的。可要是把一頭加速到接近光速,這頭就比另一頭慢了,這麽一來,其中一個入口就成了另一個入口的過去了。

不少科學家琢磨著,蟲洞的入口說不定就是黑洞呢。黑洞啊,那可是宇宙裏到現在人類發現的重力最大的天體。黑洞有個特性,就是一個勁兒地吞東西,那些被黑洞吞進去的東西到底跑哪兒去了呢?科學家到現在也給不出個準話兒。不過科學家尋思著,黑洞的另一頭可能有個特神秘的天體叫白洞,黑洞和白洞要是連一塊兒就成蟲洞了。蟲洞這玩意兒可是能穿越時空的隧道。要是咱們能鉆進蟲洞,那眨眼的工夫就能到另一個空間去了。可直到現在,科學家在宇宙裏都還沒找著蟲洞呢,蟲洞目前也就存在於假設裏。要是咱們把宇宙空間想象成一個重力場互相交錯、拉扯的地方,就能推匯出蟲洞來,為啥呢?因為空間被拉扯、擰巴、折疊之後,有些空間就會從老遠的地兒被拉到一塊兒了。

有些科學家琢磨啊,蟲洞這玩意兒說不定就是個特別不牢靠的隧道呢。為啥呢?它是靠空間擰巴扭曲、折來疊去才形成的呀,這麽老大的能量哪能一直撐著呢。蟲洞那頭啊,要麽是個黑洞,要麽是顆行星。好多科幻電影裏,都能瞅見主角借著蟲洞在另一個宇宙空間裏竄來竄去的。蟲洞啊,說到底就是空間折疊的一種法子。人類要是想把宇宙的秘密給搞清楚,以後肯定得用蟲洞來穿梭。可眼巴前兒科學家還沒發現蟲洞呢。說不準蟲洞連著的不是同一個宇宙,而是不同的平行宇宙。要是咱進了蟲洞,沒準就跑到另一個宇宙裏頭去嘍。

小編覺著啊,光速不變這原理可不是破不了的,只是咱還沒找著合適的法子罷了。人呢,可是地球上最聰明的生靈,打一出生就沒停過探索研究這世界的秘密。這麽長時間過去嘍,人都能走出地球探索宇宙了,這就表明人科技發展的速度那是相當快的。可宇宙那麽老大,人的科技還是不夠看的,還得接著努力才行呢。只要人能一直這麽堅持努力,以後肯定能在宇宙裏找到更多超光速的辦法。只有超了光速,咱才有機會探到宇宙的邊兒。小編盼著人能早點實作這夢想呢。大夥有啥想說的不?