我们能超过光速吗?根据爱因斯坦的相对论,这些都不是问题
每秒30万公里的光速,是宇宙中的速度的上限,爱因斯坦认为任何有质量的物体都不能达到光速,但事实真的是这样吗?
人类目前最接近的光速的设备,是物理学家手里的大型强子对撞机,它能把亚原子粒子通过电磁场加速到光速的99.99%,然后让它们发生碰撞,通过碰撞后产生的碎片来发现新的粒子,然而有几次实验过程中却产生了碎片超光速的现象。
这不由得让人想到快子,这种假想中的粒子可以从它们出现的那一刻起就比光快,不需要任何加速过程,因此并不违反爱因斯坦的相对论,和其他粒子不同的是,快子有能量,但它的静止质量是虚的,这意味着它只有在比光快的时候才有质量。
虽然现在还没证实快子的存在,但物理学家们认为如果它真的存在,那么它就将具备时间特性,由此就导致了经典的时间因果悖论:对于人类观察者来说,一个速度超过光速的快子会回到过去,所以它会在被发现之前就出现在过去。
抛开尚无确切证据的快子不谈,目前物理学家设想的超光速本质上其实都是绕过光速,比如曲率驱动技术,再比如虫洞技术。
这两项技术本质上都是利用了爱因斯坦广义相对论中的时空特性,即时空是可以被扭曲或者折叠的,比如曲速驱动的想法是在理论上压缩物体前面的空间,并扩大物体后面的空间,从而造出一个曲速泡泡。
在这个独立于时空之内的曲速泡内,飞船的速度可以不受相对论制约,因而就能实现超光速飞行,唯一的问题是曲率驱动技术目前需要一个概念性的负能量才能构建曲速泡,但这种负能量目前只存在于量子领域,如何把它宏观化目前还是个问题。
与之类似的虫洞技术,最大的特点就是不需要飞船也不需要引擎,它本质上是通过折叠时空,让相隔千万光年的两个地方重合,进而实现短时间内跨越光年的效果,然而这种把宇宙时空当做橡皮泥随意揉捏的技术实在是太过颠覆,也许宇宙本身并不允许,所以虫洞技术多出现在科幻作品里,现实中很少科学家去研究。
虫洞技术其实还有一个很重要的问题,那就是虫洞构建的时候是否需要两端同时进行,如果需要的话,人类就得先到几千万光年外设置虫洞装置,然后再在地球上同步设置并激活,如此一来一回加上通讯延迟,保守估计就要几千万年时间,在这种情况下想用虫洞去链接全宇宙各个星系,无异于痴人说梦。
如果虫洞技术的随机连接的话也不行,因为谁也不知道虫洞的另一端是什么,也许地球这边一打开虫洞,对面直接冒出来一颗恒星,地球就完蛋了。
总的来说
虽然我们目前还无法达到光速或者超光速,但快子和曲率驱动以及虫洞技术,都属于科学允许的范围内的想象,所以我们现在的优先任务是发展现有的技术知识,争取能将广义相对论早日实践化。
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