假如光速被超越
2017-09-13 09:22:52    《中国中学生报》 人参与 0评论
  大约自1972 年开始,天文学家陆续观测到某些类星体, 如3c120、3c273、3c345 等类星体,其自身膨胀速度竟然超过了光速!以3c120 类星体为例,它在两年的时间里角直径大了很多,可以推算出这个类星体的膨胀速度是光速的4 倍!后来,研究人员陆续发现了许多有类似现象的类星体,光是3c273 的膨胀速度就是一年9.04 光年,是光速的9 倍!
 
那么,超过光速,真的可能吗?
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  在物理学中,有一种被称作光锥的东西。正如一颗石头投入水中逐渐散开波纹,我们可以考虑一束自然光,光波散开后,其波阵面的变化排列在一起时,我们在图中可以画出一个锥子样的图案,它代表某段时间中的事件集合。在光锥中的点(事件)可以相互联系,它们是低于光速的。然而,倘若要和光锥外的事件产生联系,在相对论中这是不可能的,因为这意味着物质比光的散开还要快,即超光速。
  实际在物理学上,曾经有人猜测存在一种超光速粒子,它具有虚数的质量。这种粒子本身以超光速行驶。在标准模型中,这种粒子被称作快子,在消耗能量的时候,快子的速度反而会无限增加。有科学家怀疑,物理学中的中微子或许就是这样一种快子,因为它和快子很相似。
 
更加多维的空间
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  快子倘若存在,理论上它也会符合物理规律,但是至今实验中没有发现过这种粒子。并且,质量为虚数的粒子要给予一个物理解释,也并非易事。那么,究竟有什么方法才能使粒子达到超光速?我们可以考虑一个名叫十维空间的理论,它出自超弦理论,描述的是一个由能量弦构成的宇宙。在弦理论中,任何粒子都是由一种能量弦构成,类似小提琴上的弦,它也会产生波动或振荡,其波动时就产生了各种各样的粒子。弦有一维长度,具有开闭两种状态。而倘若考虑这个理论,宇宙将不再是四维的,而是复杂的十维空间。
  设定一个假设:在一个球上面存在一个二维人。倘若球上有两个点,二维人要走到这两个点,需要走过一段弧度才能到达;然而如果考虑三维,就只要一条三维空间的直线方可到达,在其中缩短了许多路程。同理,假使存在一个额外维度,例如上面我们所说的十维空间,那么就应该会出现这种“距离缩短”的现象,从而,粒子在运动过程中穿越额外维度时可能会产生“超光速”现象。然而,如果我们人要到达这种程度,目前在理论上不可能实现,因为额外维度在弦理论中是被卷曲在几亿万分之一立方米的小空间中,我们只能考虑一些微小的粒子进出其中。
  所以,至今为止,关于超光速,我们还没有能力在实验和理论中办到,但是,这并不意味着人类对超光速的探索会停止。
阿秀

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