光速不可超越,为什么这两种现象却能超越?爱因斯坦相对论错了么

甜言密影吖 2023-09-29 19:11:39

爱因斯坦的相对论告诉我们,光速是宇宙中所有物质运动的极限,也是时间和空间的基本尺度。光速不变并且无法被超越,这是一个普遍的定律。

然而,科学家们却发现了两种神奇的现象,似乎可以违反这个定律。

它们就是宇宙膨胀和量子纠缠。

这两种现象都涉及到超光速的效应,那爱因斯坦的相对论还正确么?

宇宙膨胀是指宇宙中的空间持续不断扩张,导致宇宙中物质相互远离的现象。这一现象是由天文学家哈勃在1929年发现。他观察到了遥远的星系的红移现象,即这些星系发出的光波变长了,表明它们正在远离我们。后来,科学家们根据爱因斯坦的广义相对论和宇宙微波背景辐射等证据,提出了大爆炸理论,认为宇宙是从一个极小、极热、极密的奇点开始膨胀的,而且这种膨胀一直持续到现在,并且还在加速进行。

那么,宇宙膨胀的速度是多少呢?

科学家们将宇宙的膨胀速度称为哈勃常数,这个速度为70公里/秒/Mpc,其中Mpc为长度单位,约等于326万光年。我们可以简单地理解为:宇宙每增加300万光年的距离,星系远离地球的速度就增加约67.80公里每秒。同时由于宇宙距离足够大,在一定距离中,宇宙膨胀速度肯定是远远大于光速的。

例如,在距离我们140亿光年处,星系远离我们的速度就已经达到了光速。而在更远的地方,星系远离我们的速度就会超过光速,这意味着我们永远也看不到这些星系发出的任何光线。也意味着永远存在一个黑暗的宇宙,我们无论如何都看不到。

这是一个让人费解的现象。

如果光速是运动速度的极限,那么怎么会有东西能够超过光速呢?

难道相对论又错了吗?

其实不然,因为这里涉及到一个重要的区别:运动和膨胀。运动是指物质在空间中相对于其他物质或参考系的变化,而膨胀是指空间本身的变化。相对论中说不能超过光速的是运动,而不是膨胀。换句话说,在空间中任何物质都不能以超过光速的速度移动,但是空间本身却可以以任意快的速度扩张。而空间并非是物质,它没有质量、没有形状、没有边界,所以也不受相对论的限制。

可见,宇宙膨胀超越光速,并不能说明爱因斯坦的相对论是正错误的。

那另一种超光速现象量子纠缠呢?

量子纠缠是一种诡异的现象,科学家发现两个或多个量子系统之间可以存在一种非常强的联系,即使它们相距很远,也可以同时影响彼此的状态。

量子纠缠最早由爱因斯坦、波多尔斯基和罗森提出,他们认为这是一种不可能的现象,因为它违反了相对论中的因果律和局域性原理。他们把这种现象称为“鬼魅般的超距作用”,并试图用隐变量理论来解释它,也就是说或许还有人类探测不到的某种因素存在导致的。

然而,可怕的是,后来的实验表明,量子纠缠确实存在,并且没有任何隐变量可以解释它,也就是说不存在任何隐藏的因素。因此,量子纠缠也被认为是量子力学中最奇妙也最难以理解的现象之一。

那么量子纠缠是如何实现超光速的呢?

我们可以用一个简单的例子来说明。

假设有两个光子A和B,它们在一个源头处被产生,并且被纠缠在一起。这意味着A和B之间有一种特殊的关系,它们共享一个总的状态,但是各自的状态却是不确定的。例如,A和B都有一个属性叫做自旋,它可以向上或向下。但是在没有测量之前,我们无法知道A或B具体是向上还是向下,只能说它们有50%的概率是向上或向下。当我们对A进行测量时,我们就可以确定A的自旋方向,比如说是向上。

那么,根据量子纠缠的原理,B的自旋方向也会立刻确定为向下。这个过程是瞬时的,并且不受距离的影响。即使A和B相距千万光年,也会同时发生。这就好像A和B之间有一条隐形的线连接着,当我们拉动其中一个时,另一个也会跟着动。

这种效应看起来就像是超越了光速,因为信息似乎瞬间就从A传递到了B。

那爱因斯坦相对论错了么?

还是没有。

实际上,量子纠缠并没有任何信息被传递。因为我们无法控制A或B的自旋方向,它们都是随机的。

因此,我们无法用量子纠缠这种方式来发送任何有意义的信号。所以量子纠缠这种效应并没有违反相对论中的因果律,也没有破坏光速的极限。它只是表明了量子世界中存在一种非常奇特的联系,它超越了我们对时间和空间的认识。

看完以上的内容,这下你可以理解了吧?宇宙膨胀现象和量子纠缠并不是真正的超光速运动,他们涉及到了更深层次的物理现象,尚无法被科学家解释。

因此光速是宇宙中所有物质运动的极限,这条爱因斯坦相对论得出的结论依然正确。

这两种现象和相对论的光速不变且不可超越并不矛盾。

当然,这两种现象会成为悬在科学家头上的新的乌云,等待被解释和探索。

那么,你们觉得宇宙中存在超越光速的物质运动么?

为什么宇宙会给光速一个固定值?

而且这个速度相对于宇宙的浩瀚,简直如同蜗牛一般,难道真的是被设定的?

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