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光速是宇宙中最快的吗?

2021-01-23 宇宙理论

提到“光”你会想到什么?是夜晚灯光照亮每一个角落,是阳光明媚万里无云,但是这些都是电磁波谱中非常小的一段可见光,这是我们肉眼可以接收辨别的电磁波。就像是光学望远镜一样,只能接收可见光,而射电望远镜可以接收范围更广的电磁波,例如我国的大型射电望远镜“天眼”,可以接收到来自宇宙深处大量的无线电信号。
光速是宇宙中最快的吗?
 
在日常生活中也体会到过光的速度,天气阴了雷鸣电闪下雨了,首先我们会看见电闪,隔几秒钟才会听到雷鸣,这就是因为光速很快而声速在标准状况下340米每秒,相比较之下声速就要慢的很,现在我们知道真空中光速是30万公里每秒,是宇宙中最快的的速度,但实际上在人类的发展史上一直都认为光传播是不需要时间的。
 
 
最开始对光素产生质疑的是伽利略老先生,对于他应该很多人都是熟悉的,对经典物理学的发展有着奠基性的作用。经过一代代人对光速进行测量,光速的数值也越来越接近真实值,直到19世纪末赫兹在实验室中发现了麦克斯韦预言的电磁波,电磁波也是一种波它的速度可以用频率乘以波长,最后得到电磁波的速度为30万公里每秒,而恰巧前人对光的测量其速度也接近于30万公里每秒。
 
 
这个时候人么才逐渐地意识到光就是一种电磁波,而光速是宇宙中最快的速度是由爱因斯坦提出来的。在19世纪末的时候经典物理学大厦已经趋于完整,但在天空中依然漂浮着两朵小乌云,其中之一就是迈克尔逊莫雷实验没有证明以太的存在,二是黑体辐射实验结果和理论的不符。这两朵小乌云最后就发展出相对论和量子力学,成为二十世纪物理学的两大支柱。
 
 
爱因斯坦认为光速是宇宙中最快的速度,凡是有静止质量的物体只能无限的接近于光速,但是永远无法达到光速。在我们看来光速的确是非常快的,光可以一秒钟绕地球七圈半,光可以从地球一秒多种就到月球。但你是否想过,光速针对整个宇宙来说并不是很快的,相反可能是慢如龟速。
 
 
从太阳系内来讲,地球和太阳的平均距离是1.5亿公里,这个距离光速飞行需要8分钟20秒,到这里就可以感受到光从一点到达另外一点并非是瞬时到达了,因为距离变大了。
 
其次从这个太阳系的范围来讲,把奥尔特云看成是太阳系的边界,那么太阳系的直径在2-3光年,这也就意味着太阳光从太阳出发到飞出太阳系至少要一年的时间。我可不可以来类比一下,对于人类文明在地球上生存来说,即使是我们我们的交通工具绕地球一圈也用不上一个月,更不用说一年的时间了,从这里来讲光速真的是慢如龟速。
 
 
想象一下宇宙有多大?目前可观测的范围就是930亿光年,这也就意味着光速飞行都需要930亿年,假设宇宙中存在更高等级的文明,他们日常的生活就是从一个恒星系跨越到另外一个恒星系,那么如果还是按照最快光速飞行的话,那至少是几年的时间。例如距离我们最近的恒星就是比邻星,距离我们4.22光年远。那么这样看来,对于高等级生物文明来说,光速实际上是慢如龟速的,对于辽阔的宇宙空间30万公里每秒的速度貌似难以匹配。
 
 
如果一个文明可以一直发展延续下去,那么最终的障碍点可能就是光速最快的限制,毕竟诺大的宇宙光速已经捉襟见肘慢如龟速了。那么未来人类有望突破光速的限制吗?
 
目前科学上支持的超光速现象有三种:其中之一是宇宙膨胀速度;其中之二是量子纠缠速度;其中之三是量子隧穿速度。但是这些都无法帮助我们进行星际航行,但是如果在未来可以发现爱因斯坦预言的虫洞,那么就找到了远距离航行的捷径,打破了光速限制的壁垒