宇宙中所有超光速現象（宇宙中存在超光速現象嗎）

2023-04-18 20:10:53

宇宙中確實存在超光速現象

顧名思義，光速就是光的傳播速度。值得注意的是，光的傳播雖然不需要介質，但光在不同介質中的傳播速度並不同。

光在真空中的傳播速度約為30萬千米每秒，那是宇宙中最快的速度，任何有靜止質量的物體的速度都不能達到或者超過他。光在空氣中的傳播速度接近真空中的傳播速度，在一些透明介質中的傳播速度更慢。比如光在純水中的傳播速度僅為真空中傳播速度的75%，光在玻璃中的傳播速度不到真空中傳播速度的65%。

（如圖所示，一束雷射穿過水時速度會變慢）

因此我們在談及光速時，要指明光在何種介質中傳播。不過我們通常所說的光速都是指光在真空中的速度。

真空中的光速是一個常數，並不會隨著光源和觀察者的相對運動而發生改變，在任何參考系下測量的光速都是一樣的。這就是光速不變原理。

我們知道微觀粒子由於質量較小，運動速度通常都很快，有的甚至非常接近光速。當光在某些介質中的傳播速度很低時，而一些粒子在該介質中的傳播速度就有可能超越媒介中的光速。

當發生這種情況時，就會產生切倫科夫輻射，我們將此稱之為切倫科夫效應。從核反應堆射出來的一些高能電子在水中的運動速度就比水中的光速快，發生此種情況時，我們就能從核反應堆的水池中看到淺藍色的輝光，這就是切倫科夫輻射。

（上圖為核反應堆水池中的切倫科夫輻射，圖片來自網絡）

雖然說真正意義上的超光速是指超過真空中的光速，但這種超光速現象也是確實存在的。

1，處於糾纏狀態的粒子之間的感應速度

兩個處在糾纏狀態的粒子間存在相互感應，他們之間的感應速度就是超光速的。理論上來說，即使相隔一光年，兩個處於糾纏狀態的粒子的相互作用也是瞬間完成的。目前科學家們還並沒有弄清這背後的原理。

2，宇宙空間的超光速膨脹

我們的宇宙起源於一次大爆炸，在大爆炸初期，時空就是以超光速狀態膨脹的。我們宇宙的年齡有138億年，可觀測宇宙的半徑卻有460億光年，這就是宇宙時空超光速膨脹的結果。由於時空的超光速膨脹，以至於遙遠星系發出的光永遠也到不了我們的視野。

根據觀測，目前的宇宙正在加速膨脹，目前的科學觀點認為是暗能量在驅使宇宙加速膨脹。

小結：以上兩種超光速現象並不是物質的運動速度超過真空中的光速。

在宇宙中只有靜止質量為0的粒子的運動速度才能超達到光速，光的靜止質量就為0。光子從產生時，初速度就為真空中的光速，在介質中傳播時速度才會降低。

根據相對論，任何有質量的物體在加速運動過程中質量都會發生增長，當物體的速度越接近光速時，這種增長效應就越明顯。也就是說物體的運動速度越快，就越難對其進行加速，加速時消耗的能量也就越大。當物體的速度達到光速時，就具有無窮的質量和能量，這在現實中是不可能存在的。事實上當物體的運動速度超過一定臨界值時，物體就會坍縮成黑洞。

由此可見，有質量的物體的運動速度不僅不能超過光速，根本達不到光速。

假設甲、乙兩艘飛船各自相對於觀察者以0.9倍的光速相背而行，且甲、乙的運動方向在同一直線上，若按日常經驗來看，兩艘飛船的相對運動速度已經達到1.8倍光速了，這樣的邏輯在經典物理學上是沒問題的。

可事實並不是這樣的，這兩艘飛船的相對速度並沒有超過光速。

高速運動（接近光速）狀態下，基於牛頓絕對時空觀的伽利略變換已經不適用了，我們需要用到洛倫茲變換。洛倫茲變換描述的是不同參考系下速度的疊加。根據相對論速度變換公式u=(u1 u2)/(1 (u1u2)/c^2)，我們可以得出上述例子中兩艘飛船的相對速度只有0.9945倍的光速。

讀完這篇文章，相信大家對超光速現象已經有一定了解了，物質的真實運動速度是不能超過真空中的光速的。如果物體的運動速度真的能夠超過光速，那麼這將會推翻相對論。可截至目前，一切實驗證據都證明相對論是正確的。

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