
1676年,通過研究木星的月球IO的運動,丹麥天文學家OleRømer計算出以有限的速度行駛。兩年後,基於Rømer,荷蘭數學家和科學家Christiaan Huygens收集的數據,成為第一個試圖確定實際速度的人。
美國自然歷史博物館在紐約市。
Huygens提出了每秒131,000英里(每秒211,000公里)的數字,這一數字在當今的標准上並不准確 - 我們現在知道,空曠空間“真空”中的光速約為每秒186,282英里,約為每秒186,282英里(約299,792公里)(每秒299,792 km),但他的評估表現出了不可思議的速度。
根據阿爾伯特·愛因斯坦的特殊理論相對論,光線傳播得如此之快,以至於在真空中,宇宙中沒有任何東西能夠更快地移動。
“我們不能比光速更快地穿越空間的真空,”阿拉巴馬大學阿拉巴馬大學推進研究中心航空工程副教授Jason Cassibry證實。
問題回答,對嗎?也許不是。當光線時不是在真空中,該規則仍然適用嗎?
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倫敦帝國學院的理論物理學家克勞迪婭·德·蘭姆(Claudia de Rham)至少在非武器環境中,“從技術上講,沒有什麼比光速更快的旅行速度比光的速度更快。”她說,但是有一些警告要考慮。
光同時表現出粒子狀和波浪狀特性,因此可以被視為粒子(a
光子)和波浪。這被稱為波顆粒二元性。
De Rham說,如果我們將光線視為波浪,那麼有“多種原因”為什麼某些波浪可以比介質中的白色(或無色)光快的速度傳播。她說,這樣的原因是“當光通過介質(例如玻璃或水滴)時,光線或顏色的不同速度的不同頻率或顏色都以不同的速度行進。”
最明顯的視覺示例發生在彩虹中,彩虹通常在頂部具有長,更快的紅色波長,而底部的紫羅蘭色波長較短,
根據威斯康星大學麥迪遜分校的帖子。
但是,當光通過真空傳播時,情況並非如此。
“所有光都是一種電磁波,它們在真空中的速度都相同(每秒3 x 10^8米)。這意味著兩者都意味著
無線電波和
伽馬射線路易斯安那大學東南大學物理教授瑞德·奧蘭(Rhett Allain)在一封電子郵件中告訴《現場科學》。
因此,根據De Rham的說法,唯一能夠比光速更快地行駛的東西是自相矛盾的,儘管只有在空間真空中,雖然只有在空間。值得注意的是,無論介質如何,光線絕不會超過其每秒186,282英里的最大速度。
通用外觀
但是,根據Cassibry的說法,討論事物的移動速度比光速更快時還有其他考慮。
“宇宙的某些部分比光速更快,因為時空正在擴展,”他說。例如,哈勃太空望遠鏡最近發現了一顆名為Earendel的遙遠的恆星,有129億年的光線。但是,由於宇宙在各個時刻都在擴展,因此Earendel遠離了地球,並且自從其形成以來,因此Galaxy現在距離地球相距280億光年了。
在這種情況下,時空正在擴展,但是時空的材料仍在輕速的範圍內。
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因此,很明顯,沒有什麼比我們知道的光快,但是有可能有可能的情況嗎?德拉姆說,愛因斯坦的特殊相對論理論及其隨後的一般相對論理論是“基於時空的概念是相對的原則”。但是這是什麼意思? De Rham說:“如果某人能夠比光快地旅行並隨身攜帶信息,那麼與我們的時間相比,他們的時間概念將會扭曲。” “在某些情況下,未來可能會影響我們的過去,然後現實的整個結構將停止變得有意義。”
這表明,使人類旅行的速度比光速更快。但是有可能嗎?有時候,我們能夠以超過輕速速度的速度來創造能夠推動材料(並最終人類)的工藝?理論家提出了各種扭曲氣泡的類型這可以使比燈更快地旅行。 ”卡西伯里說。
但是,de rham相信嗎?
“我們可以想像能夠以光速與我們外部的系統進行通信太陽系,“ de rham說。”但是,以光的速度發送實際的物理人是不可能的,因為我們不能將自己加速到這種速度。
她補充說:“即使在一個非常理想主義的情況下,我們可以想像我們可以繼續以恆定的速度加速自己 - 忽略了我們如何達到一項能夠不斷加速我們的技術 - 我們永遠不會真正達到光速。” “我們可以接近,但永遠不會完全達到。”
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這是Cassibry證實的一點。 “忽略相對性,如果您要以1G(地球重力)的速度加速,那麼您將花費一年的時間才能達到光速。但是,您永遠不會真正達到這一速度,因為隨著您開始接近光速,質量能量會增加,接近無限。
“對於此限制,為數不多的已知'作弊代碼'之一是擴大和簽約時空,從而使您的目的地更接近您。似乎沒有基本的限製到時空可以擴展或收縮的速度,這意味著我們可能能夠圍繞這一速度限制。”
同樣,Allain相信速度比光快的速度遠非可能,但是像Cassibry一樣,指出,如果人類想探索遙遠的行星,實際上可能並不是要達到此類速度。
“我們唯一能理解的速度比光更快的方法就是使用某種類型的
蟲洞在太空中,” Allain說。“這實際上並沒有使我們走得比光快,而是給我們帶來了太空中其他位置的捷徑。 ”
然而,卡西布里不確定蟲洞是否會成為現實的選擇。
他說:“理論上將蟲洞根據愛因斯坦田間方程的特殊解決方案進行了理論化。” “基本上,如果可能的話,蟲洞將為您提供一個從一個目的地到另一個目的地的捷徑。我不知道是否可以構造一個,或者我們將如何做。”
最初發表在現場科學上。