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科學報 科學文摘 探索

打破光速限制,也許就隱藏在微觀的量子世界


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更新日期:2019716
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水木長龍探索宇宙

當極目眺望繁星滿天的蒼穹時,會覺得宇宙空曠深遠,仿佛毫無邊際可尋,哪怕是藉助最先進的高科技望遠鏡。

或許正是因為看不到宇宙的全貌,才會更加驅動人類的好奇心,向宇宙的深處不斷探索,期盼著有朝一日,可以一窺整個宇宙的真正面貌。

在人類一般的習慣里,離我們最近的事物,體會的往往也會更加真切。這種真切的感覺,就像萬有引力與距離的關係一樣,仿佛會隨著距離的增加而逐漸變得模糊。

先哲有一句經典哲言:眼見不一定為實。在兩千多年時間長河的洗滌中,被不同時期的人做著不同的理解和翻譯。在嶄新的21世紀,人類探索宇宙的浪潮一浪高過一浪的時候,恍然驚覺,或許,先哲的經典哲言,正是源於曾經眺望宇宙之時,對宇宙沉思間的瞬間覺悟。或許,「眼見不一定為實」的真正來源和所指,就在人類世世代代鍥而不捨地所探索的宇宙本身。不是嗎?探索科學,探索宇宙,水木長龍與您繼續我們的探索之旅。

我們的視覺——眼睛,讓我們體會到了世界萬物之美。而真正賦予我們這種美好體會的,或者說,讓世界萬物呈現出五彩繽紛和諧之美的,實則是我們最為熟悉、也最為離不開的「光」。

物體本不會發光,而是光線照射到物體上,並將相應的頻率反射進我們的眼睛,然後我們才能看到多姿多彩的世界。

儘管愛因斯坦在相對論里推測指出,光速是宇宙中最快速度,但它的傳播依然需要時間。因為有速度,在一定的距離內通過就需要時間。比如,太陽發出的光到達我們地球,就需要大約8分鐘時間。

光速:299792.458 km/s(千米/秒);

日地距離(日心到地心的直線長度):149597870 km(千米);

日地光線傳播時間:149597870 km÷299792.458 km/s≈499s≈8m(分鐘)。

而太陽發出的光到達太陽系的邊緣——奧爾特雲,大約所需要時間為1年,到達離太陽最近的恆星——比鄰星,大約所需要時間為4.22年(也可以換成我們習慣性的說法,比鄰星發出的光線到達我們地球,大約需要4.22年時間)。

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銀河系直徑約10萬光年,也就是說,從銀河系邊緣發出的光到達銀河系中心需要大約5萬年時間。而我們太陽系位於銀河系旋臂上的位置到達銀心的距離約為2.6萬光年,也就是光線從銀心到達我們地球的傳播時間大約為2.6萬年。

以此類推可知,距離我們越遠的星系,其光景傳播到我們眼睛的時間也越長。

故此,當我們夜晚仰望星空時,看到的那些閃爍在遙遠宇宙深處的星星,並不一定是它們當前的樣子,如果用望遠鏡觀察的話,也不一定就是它們當前的形態,因為我們看到的可能是幾十萬年前,幾百萬年前,幾千萬萬年前,甚至幾億、幾十億年前它們的樣子。

換句話說也就是,當我們用天文望遠鏡對遙遠宇宙的星系天體進行觀測時,實則我們並不是在觀測它們當前的狀態,我們只是在研究它們的過去,探索它們的曾經。

我們知道,宇宙的膨脹速度是超越光速的,而宇宙的最新年齡推算約為138.2億年,兩者結合可以計算出宇宙的可觀測直徑約為930億光年。

假如我們太陽系就在可觀測宇宙中心,以光在真空中傳播的定值以及愛因斯坦對光速為宇宙最快速度的推論,也就意味著,超過465億光年距離的宇宙景象,無論多長時間的等待,都不可能會被我們看到。

綜上分析探討,不由讓我們進一步思考到:即使我們有非常先進的望遠鏡,即使我們能夠看遍整個宇宙,可是,我們看到的宇宙之景,就一定是真實的嗎?

也許,天文望遠鏡觀察到的遙遠星系早在幾十億年前便已經消隕於宇宙深處;

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也許,我們針對遙遠星系的推測計算,只不過是在了解它們幾十億年前的曾經歷史,即使它們現在猶然存在,又如何能保證,幾十億年前的星系運行規律,依然適用於它們今天的運行狀態?果如此,又如何預測可觀測宇宙範圍內的不尋常狀況,以確保我們太陽系防患於未然?

也許,當前的宇宙正處於岌岌可危之態,隨時都有落幕的可能性,因為我們看到的都是它的過去光景,而無法得知它的當前狀態;

也許……也許,我們被愛因斯坦的相對論給蒙蔽了,宇宙的最快速度並不是光速,或者說,光的傳播速度在真空中並不是定值;甚至有可能,光在太陽系之外的傳播速度遠超於光速。

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如果愛因斯坦是正確的,如果光速真是宇宙中最快速度,就等於我們的科學被永久地封鎖了起來,而封鎖我們科學的這把鐵鎖,就是愛因斯坦預測的「光速不變原理和光速最快論」。

愛因斯坦呀,你怎麼可以如此狠心,將人類不但封鎖在了太陽系,限制著人類的活動自由,連人類遙望現實宇宙的眼睛也給蒙蔽了;你怎麼可以如此隨便,一句「光速為宇宙最快速度」,便將人類科學塞進了瓶頸口,進也不是,退也不是,這難道不都是你的錯嗎?

不少科學研究者都認為,相對論一定存在有瑕疵,並不是至善完美理論。當思考人類對宇宙的探索以及科技的局限性時,水木不由地也大有感同。眼見不一定為實,或許這就是先哲對宇宙的最早洞見。

如果愛因斯坦的「光速不變原理和光速最快論」都正確,也就意味著,我們一直活在過去的宇宙里。看來,打破光速限制,勢在必行!否則我們永遠無法看到我們當前的宇宙究竟是什麼樣子的。

而打破光速限制,有兩種方法:

第一種方法,進一步去檢驗光速究竟是不是宇宙最快速度,或者說,「光速不變原理」究竟是不是適用於整個宇宙。如果兩者任何一個被推翻,封鎖人類的鐵鎖也就被找到了打開的鑰匙。比如,如果發現光速不是宇宙最快速度,而只是太陽系的限速,那麼人類就有可能找到製造超光速飛船的方法,進而去實際考察探索宇宙的真實模樣,而不是足不出戶(太陽系)地緊緊依靠望遠鏡去觀察推測;或者,如果「光速不變原理」也被發現不正確,而是「光速是可變的」(即使在真空里),與宇宙的不同區域性有關,同樣,封鎖人類的鐵鎖可以被打開,從而實現人類遨遊宇宙、探索宇宙真實面貌的夢想。

第二種方法,假如愛因斯坦的「光速不變原理和光速最快論」都是正確的,人類仍然需要尋找其它方法去突破光速的限制,而不能被光速永遠地限制在太陽系之內。比如,宇宙的膨脹速度是超光速的,究竟是什麼導致的宇宙膨脹?暗物質?暗能量?還是「以太」的涌動?是否可以想方法借乘宇宙膨脹的快車,進而抵達宇宙的任何地方?或者,尋找「蟲洞」?微觀量子隧道?超空間轉換?或藉助量子世界裡無處不在的量子糾纏現象?

第三種方法,愛因斯坦的相對論與量子理論矛盾重重,科學家也一直在尋找宏觀世界與微觀世界的連接橋樑,相信總有一天,大統一理論必會完整呈現出來。或許,打破光速的限制,就隱藏在微觀的量子世界。

無論如何,我們都必須打破光速對我們人類的限制,這是突破科學瓶頸口的必須,勢在必行,否則人類可能永遠都無法看到當前宇宙的模樣。

今天的分享就到這裡,感謝對水木的支持。

本篇文章「水木長龍」原創,轉載標明出處,謝謝!

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