【菜科解读】

光，确实很特殊。

爱因斯坦在20世纪初提出了伟大的狭义和广义相对论。

其中狭义相对论的基本前提就有“光速不变原理”，光速是绝对的，在任何参照系下都保持不变。

那么，光为何如此特殊呢？为何总是会以光速飞行呢？甚至没有任何加速过程？

我们需要从人类现代科学的发展过程来寻找答案，首先从粒子标准模型说起。

刚才说了，爱因斯坦提出了伟大的相对论，之后量子力学也横空出世，为了统一两大理论，量子场均也问世了。

不过量子场论只是统一了狭义相对论和量子力学，并没有把广义相对论纳入进来。

于是科学家们不断努力探索，继续从微观领域入手。

在大型粒子对撞机的帮助下，科学家们让微观粒子以非常接近光速的速度发生碰撞，碰撞瞬间产生超强能量，产生了很多基本粒子。

随着基本粒子越来越多，就会显得越来越混乱，就像“粒子动物园”一样，混乱无序。

于是科学家们准备把所有的粒子进行有效分类，粒子标准模型呼之欲出。

在该模型体系下，原来混乱无序的“粒子动物园”，一下子变得井研有序。

简单讲，所有的基本粒子其实都可以归纳为两种，分别是费米子和玻色子。

所谓的费米子，就是我们平时所说的基本粒子，比如说电子，夸克等。

这样理解会更容易，把一个物体不断分割，最终剩下的不能分割的部分就是费米子。

而胶子更好理解了，费米子通过相互组合，成为更大的宏观物体，而费米子之间的组合需要一定的力量，而胶子就负责传递力量，说白了，胶子就像一根绳子一样，把费米子连接在一起。

比如说质子和中子都是由三个夸克组成，三个夸克如何结合在一起的呢？通过胶子传递强力结合在一起，胶子就是一种玻色子。

除了胶子之外，光子，中间玻色子和引力子都是玻色子，光子传递电磁力，中间玻色子传递弱力，引力子传递引力。

不过目前科学家们还没有找到引力子存在的证据，引力子还是一个假象概念。

那么粒子标准模型和光子必须以光速飞行有什么关系呢？

这就需要希格斯场和希格斯粒子登场了。

科学家们认为，希格斯场充满了世界每个角落，而希格斯粒子是希格斯场受到扰动形成的，也被称为“上帝粒子”，因为万物的质量都是因为希格斯粒子的存在而形成的。

具体怎么回事呢？

简单讲，基本粒子在运动的过程会与希格斯粒子发生相互作用，从而会减速，在减速的过程中获得了质量。

也就是说，其实微观粒子本来都应该以光速飞行的，而且一出生都以光速飞行，也都是没有静质量的，正是因为希格斯粒子的存在，对微观粒子起到了减速作用，在这个过程中赋予了基本粒子以质量，所以想电子等微观粒子并不是以光速飞行。

不过，光子比较特殊，它并不会与希格斯粒子发生任何相互作用，所以光子的速度就是光速，而且一生下来就是光速，也没有任何加速过程。

除了光子之外，胶子也不会与希格斯粒子发生作用，所以胶子的速度同样为光速，与光子的性质很像。

希格斯场和希格斯粒子的概念一开始其实也是假设，科学就是这样，基本上都是通过“大胆假设，小心求证”的方式不断向前发展的。

既然是假设，证据就很重要。

科学家们花了很长的时间来寻找希格斯粒子存在的证据，终于在2012年找到了，也是通过大型粒子对撞机找到的。

而最初提出希格斯场和希格斯粒子的物理学家希格斯，也因此获得了诺贝尔物理学家，这是对他最大的褒奖！

吞噬一切的宇宙深渊，黑洞引力藏着光速禁区

它拥有世间顶尖的引力束缚力，独特的视界边界划分出截然不同的时空领域，只要踏入视界范围之内，就连每秒三十万公里的光速，都没办法挣脱引力拉扯向外逃离。

今天就用闲聊述说的口吻，聊聊黑洞引力的奇特特性，讲讲视界的划分意义，理清为何光速都无法从黑洞内部脱身，一同揭开这片宇宙禁区的神秘面纱。

宇宙天体的引力强弱，一直和自身质量、密度牢牢挂钩。

普通恒星、行星的引力，只能束缚周边卫星与星际物质，物体只要达到对应速度，就能摆脱引力飞向深空。

而黑洞诞生于大质量天体的末期演化，巨型恒星燃料耗尽后，再也无法支撑自身庞大躯体，核心在自身重压下急剧向内坍缩，体积被无限压缩，密度飙升到难以想象的地步。

极致致密的结构，催生出碾压所有常规天体的超强引力，这也让黑洞拥有了独一无二的宇宙统治力。

从黑洞形成的那一刻开始，它就注定成为宇宙里特殊的存在，和我们熟知的星体运转规律彻底区分开来。

围绕黑洞存在一层无形的边界，这便是人们常说的事件视界。

它没有实体外壳，肉眼无法直接看见，却是一道无法逾越的分界线。

视界之外的宇宙空间，依旧遵循常规物理规则，光线、星体、宇宙尘埃都能自由穿梭，天体也可以依靠运动速度远离黑洞影响范围。

一旦物质、光线跨越这条无形界线，彻底进入视界内部，一切都会发生颠覆性改变。

黑洞恐怖的引力会牢牢锁定内部所有存在，再也没有力量能够带着物质脱离这片区域。

衡量天体引力束缚能力，有一个关键参照标准就是逃逸速度，也就是物体摆脱天体引力束缚，飞向宇宙远方需要具备的最低速度。

地球有着自身对应的逃逸速度，火箭突破临界数值便能冲出大气层奔向太空，太阳系里的各大行星、恒星，都有着各自固定的逃逸速度门槛。

黑洞打破了常规天体的速度极限，视界内部的逃逸速度直接超越光速。

光速是目前人类认知里宇宙最快运动速度，连光线本身都没办法积攒足够速度冲破引力牢笼，其他星体、星际物质自然更没有脱身的可能。

光线坠入黑洞视界后，无法向外反射、传播，我们没办法捕捉到黑洞自身散发的光亮，这也是黑洞漆黑一片、难以直接观测的根本原因。

任何闯入视界之内的物质，不管是庞大的恒星残骸，还是细碎的气体尘埃，都会被强大引力不断拉扯撕扯，最终向着黑洞中心奇点不断坠落，彻底消融在这片深渊之中。

超强引力不止禁锢视界内部的一切，也会剧烈扭曲周边时空。

靠近黑洞的星体运行轨迹会被强行弯折，光线途经周边空间也会发生明显偏转。

不少遥远天体发出的光芒，在奔赴地球的途中靠近黑洞区域，都会被引力改变行进路线，这也给天文观测带来了奇妙的视觉效果。

科研人员依靠光线弯折、天体异常运动等间接痕迹，一步步推算黑洞位置，测算它的质量与引力强度。

时至今日，人类依旧没办法近距离抵达黑洞视界实地探查，视界内部的时空结构、物质形态，还留存着大量未解谜题。

光速无法逃逸的特性，让黑洞成为宇宙天然的隔绝领域，里面的一切变化都无法向外传递信息。

黑洞凭借极致强大的引力，划定出超越光速束缚的视界禁区，成为宇宙中最神秘的深渊天体。

这份打破常规物理认知的特质，不断吸引着人类探索研究，随着天文观测技术持续进步，未来我们也会慢慢解锁更多黑洞隐藏的宇宙奥秘。

人类进入宇宙空间是趋势，未来可以超光速飞行？

怀特表示，一旦曲速宇宙飞船真正面世，只需两周便能到达距离太阳最近的恒星系南门二，南门二距离太阳约4.37光年远。

　　如此看来，因为生物学上与生俱来的脆弱性，我们是否会被永远地困在亚光速水平上?这个问题的答案将不仅关乎能否创造新的飞行速度纪录，也关乎人类这一物种能否进行星际旅行。

　　身体将成为短板　引力的方向都是垂直的，从头指向脚或相反，对于飞行员和乘客来说，这绝对是一个坏消息。

当引力为负值时，血液从人的脚部聚集到头部，导致头部出现肿胀的感觉(我们倒立时也会出现这种情况)，此时，人满脸通红，眼球充血。

反过来，当加速为正值时，血液从头部蜂拥到脚部，在极端情况下，人的眼睛和大脑会缺氧，从而出现视力模糊等症状，严重时可能会导致完全失明，这种情况在专业上被称为"加速度引起的意识丧失(GLOC)"。

　　一般人大约能承受从头到脚方向5倍重力加速度带来的影响，超出这一限度就会陷入昏迷。

而受过专业训练并穿着专业飞行抗压服的飞行员，则能在9倍重力加速度的影响下仍然意识清楚地操控飞行器。

总部设在弗吉尼亚州的美国航空航天医学协会的执行主管杰夫·斯文特克表示："短时间而言，人体能承受远超9倍重力加速度的影响，但如果持续时间过长，就很少有人能承受得了。

"　　所以，在未来提升宇宙飞行速度的同时，我们更多的是需要对宇航员的保护。

因为他们所承受到底耐力极限或将成为未来宇宙飞行速度的最终短板。