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为什么不能超越光速?光速限制的本质到底是什么?

光速 2026-03-24 菜科探索 +
简介:

【菜科解读】

在很多人的固有思维里,光速不可超越,光速是宇宙中的速度极限,任何物体的速度都不可能超越光速。

其实这种观点并不严谨,光速并不是不可超越。

当然,我并不是信口开河,科学是需要讲究证据的。

不过,要想超越光速,人类必须在一些特定条件下才能完成,说白了我们需要使用某些“作弊”手段才可以超越光速。

这个暂且放一放,后面会讲,我们先来说说为什么光速不可超越。

目前人类能创造出来的极限速度是在大型粒子对撞机中实现的,利用强大的电场不断让粒子加速。

比如说,强子大型对撞机中,可以让质子的速度达到0.9999999896倍光速,这个速度已经非常接近光速了,差别微乎其微。

但即便是再微小的差异,对于我们来讲也是难以逾越的鸿沟,不是我们努努力就能做到的,而是不可能做到的。

即便质子的速度如此接近光速,不过还有比质子速度更快的粒子,电子。

我们都知道,电子的质量远小于质子,比质子的质量小一千多倍,所以科学家能把电子的速度加速得更快,速度仅仅比光速慢了每秒3.6毫米。

你可能会这样想?什么,仅仅慢了3.6毫米,再加把劲不就达到甚至超过光速了吗?刚才说了,不要小看这微小的差距,那是我们不可能突破的。

那么,为什么不能突破光速呢?

让物体不断加速,需要极大的能量,尤其是当物体的速度非常接近光速时,要想让物体继续加速,就需要更大的能量才行。

所以说,宇宙中的速度限制其实也是能量限制。

科学家们发现,当微观粒子携带的能量达到一定量时,大自然就开始出手干预了,不让粒子的能量超过一个阈值,这个阈值就是5×10^19eV,也就是所谓的“GZK极限值”。

GZK极限,是以三位科学家名字的首字母来命名的。

如果一个粒子的能量超过GZK极限值,就会和宇宙微波背景里的光子发生作用,然后产生π介子,而π介子会消耗能量,大约为135Mev,消耗能量之后,粒子的能量就会降低到GZK极限值以下。

GZK极限值决定了无论多高的能量,都不可能让任何粒子的速度达到或者超越光速。

那么,如果将来某天,宇宙微波背景辐射随着宇宙加速膨胀而消失不见了呢?粒子在获得足够能量之后会不会超过光速呢?

并不会!因为随着宇宙的膨胀,粒子的能量会变得越来越低,波长会被无限拉伸,直到最终被拉伸到波长很长的无线电波。

当然,还有一种方式同样可以解释光速为何是宇宙速度极限,这种方式就是爱因斯坦的相对论。

从狭义相对论的质增效应来讲,随着物体速度变大,物体的质量也会变大。

当速度无限接近光速时,物体的质量变得无穷大,想要让物体再加速,就需要无穷多的能量,整个宇宙的能量都做不到,显然这是不可能的。

还有,随着速度变大,时间和空间也会发生变化,因为相对强调时空结构并不是一成不变的。

当速度无限接近光速时,任何遥远的距离都会近在咫尺,时间也会趋于静止。

也就是说,如果你以光速飞行,你所在的空间维度就会变成零,时间也会静止不动,这种情况是不可能出现的,因为零维度并不存在于我们的世界,在整个宇宙历史上只出现过一次,那就是宇宙大爆炸的瞬间,当时的奇点就是零维度,超出我们认知的存在方式。

所以说,以光速飞行或者说超光速飞行,在物理学上是没有实际意义的。

当然,你或许会说相对论万一错了呢?如果果真如此的话,那完全就是另一幅模样了。

任何理论都是建立在假设的基础上提出来的,你完全有理由不相信相对论,但事实情况是,越来越多的证据支持爱因斯坦的相对论,而不是表明它是错的。

最后来说一下文章开头的问题:如何超越光速?

光速不可超越,其实是有条件的,那就是在本地空间,或者简单理解为同一个参照系内。

比如说,我们经常说的虫洞概念,通过虫洞你可以瞬间跨越几千甚至上万光年的距离,你的速度看起来远超光速。

但这种超光速只是与虫洞外面的光速相比。

如果有一束光与你同时穿越虫洞,你的速度就不可能超越光速。

还有就是著名的切伦科夫辐射,在核反应堆中会会发出蓝光,原因就在于,由于光在水里的速度会变慢,这就给了电子超越光速的机会。

当然电子超越的并不是每秒30万公里的速度,只是超越了光在水中的速度,这个速度只有光在真空中速度的四分之三,大约,每秒22.5万公里。

为什么波斯湾是“世界油库”?

波斯湾拥有全球近六成石油和四成天然气储量,全世界约五分之一到四分之一的海运石油,都得从这条窄窄的水道挤过去。

为何波斯湾油气资源如此丰富?中东波斯湾一带是一个魔幻的盐之王国,这里的山川、海岛,甚至海底深处都藏着亿万年前演化形成的巨厚盐层。

这些盐来自5亿多年前,极度干旱的环境让海水不断蒸发,留下了厚达数千米的盐层。

亿万年之后,这层古老的盐把这片土地变成了世界石油王国。

石油就像一锅“远古生物大杂烩”。

大约1亿多年前的恐龙时代,那时的波斯湾是一片温暖的浅海,养分丰富,养活了无数生命。

海里的浮游生物死后,残骸沉入海底,再加上泥沙尘土掩埋,层层堆积压实,最后形成厚厚的、富含有机质的黑色岩层。

越往地下深处,温度越高,压力越大。

几千米深的岩层就像一口巨大的高压锅,把古生物遗骸闷在里面,慢慢“熬煮”——熬成了石油。

距今约3000万年前开始,阿拉伯板块与欧亚板块持续碰撞挤压,巨大的压力把地下盐层往上挤——形成一座座地下“盐山”,有的直接拱到了石油层上面,有的把石油层“裹”起来,就像给熬出来的石油盖上“大锅盖”。

可以说,没有这层5亿年的盐,就没有今天波斯湾的油。

既然是锅,就有“火候”的差别。

油气的形成,主要看埋藏深度、温度和时间。

越往深处,“火候”越足。

靠近“锅底”的地方,石油被“熬”过了头,高温裂解成天然气。

海峡西侧的北方-南帕斯气田,是全世界最大的天然气田,可开采储量约占全球天然气的五分之一,它产的天然气想出口,大多也要坐船往东穿过霍尔木兹海峡。

靠近“锅”中间的是石油形成的黄金地带,这里的石油汇聚成全世界最大的油田——沙特的加瓦尔油田。

从地下抽出后,经管道运到海边装上油轮,再穿过霍尔木兹海峡运往全球。

“锅”的上层按理说温度不够,本来不适合生油,但地下的石油会“跑”。

由于阿拉伯板块和亚欧板块的碰撞,在霍尔木兹海峡“头顶”挤出了一座山脉——扎格罗斯山脉。

岩层被挤压拱起,像一排排倒扣的大碗,地质上叫背斜构造。

地下深层的石油顺着压力往上运移,最终被“碗”兜住,重新聚成油田。

比如伊朗西南部的阿扎德甘油田,是伊朗近30年发现的最大油田,探明可开采储量60亿桶,正是典型的背斜油田。

更关键的是,板块碰撞前沿地壳向下凹陷,形成了巨型波斯湾盆地——整个中东的油气聚宝盆。

北边是隆起的山脉,西、南两面是陆地,只有东南角这一道豁口——霍尔木兹海峡通向外海,成为一道全球无法绕开的能源“窄门”。

为什么很多原来在元朝任职的汉族士大夫宁可自杀为元朝殉节

众所周知,蒙古人建立的元朝是中国历史上统治方式最残暴,对人压迫最厉害的一个。

在攻灭的过程中,元朝军队杀戮了大量汉族人。

在元朝灭掉南宋后,更是将以汉族人口为主体的南宋人列为最下等的百姓,通过苛捐杂税进行敲骨吸髓般的压榨。

按理说,对于这样的王朝,所有的汉族人都应该切齿痛恨,盼着它早早灭亡才对。

然而,当时的情况却并非如此。

  灭掉元朝之后,出现了一种如今看来非常不可思议的现象:很多原来在元朝任职的汉族士大夫宁可自杀为元朝殉节,也不愿为大明新朝效力。

下面介绍的这两位是其中比较有代表性的。

  一位名叫郑玉,字子美。

徽州歙县郑村人,理学家,曾在元朝至正年间做过翰林待制,奏议大夫。

这位郑玉先生一听说明军派人来邀请他出来辅佐朝政,立刻整理好衣服上吊自杀了。

死前还给自己的儿女留下遗言:宁死不做贰臣。

  另一位名叫王翰,字用文,号时斋,安徽庐州(今合肥市)人,做过元朝的潮州路总管、福建行省。

明军进入福建后,他躲到山里隐居了起来。

明洪武十年,当地府县官员向举荐贤才时推荐了他。

但他决心不事二主,拒不奉诏入京。

当地官员强迫他去,他就在袖子里藏了匕首,半路自杀了。

死前还留下一首绝命诗,其中末尾两句写道:“寸刃在手顾不惜,一死了却君亲恩。

”  为改变这种局面,明朝洪武朱元璋专门下了一道圣旨,大意是:只要是汉族知识分子就必须为大明效力,否则就要被杀头、抄没家产。

严旨一下,这种风气才稍微好转一点。

这些汉族知识分子放着汉人建立的新朝不效力,却固执地愚忠于蒙古人建立的元朝,究竟是为什么呢?笔者认为元明易代之际出现这样的情况有两个原因:第一个原因是,当时的汉族知识分子已经在元朝统治下生活了百余年,产生了对元朝统治的认同感;第二个原因是,儒家忠君思想的不良影响导致这些汉族知识分子只知道忠于君主,却根本不管这个君主本身是否值得尽忠,说白了,就是一种奴性。

为什么不能超越光速?光速限制的本质到底是什么?

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