为什么光速不可超越?
因为光速是恒定的。1905年,爱因斯坦提出狭义相对论,认为以太不存在,光速不变并且无法被超越。其中关于不能超光速准确的描述如下:有静止质量的物体永远达不到光速,理论上只能无限接近于光速,光子由于没有静止质量可以为光速真正意义上物体的运动速度是不会超越光速的,而且光子是没有静止质量的,光也就没有静止质量的。一个著名的实验——迈克尔逊-莫雷实验!迈克尔逊-莫雷实验是1887年迈克尔逊和莫雷做的用迈克尔逊干涉仪测量两垂直光的光速差值的一项著名的物理实验。但结果证明光速在不同惯性系和不同方向上都是相同的,由此否认了以太(绝对静止参考系)的存在,从而动摇了经典物理学基础,成为近代物理学的一个发端,在物理学发展史上占有十分重要的地位。相关信息:因为很多人根本就不理解光速,也不理解为何光速不可超越。当然了,当时爱因斯坦提出相对论,其中的一个重要假设就是光速不变原理,即不论我们在那种参考系中对光速进行测量,光速都是一个常数。之后,根据光速不变原理推出来了速度公式、时间公式、质量公式。不论哪个公式,都需要在速度小于光速时才有意义。爱因斯坦也给出了一个不能够超过光速的理由。即物体的速度越高,质量越大,需要提速时需要的能量也越大。等快接近光速时,物体的速度就变大无穷大了,没有那种能量可以使物体再加速了,故而光速无法超越。当速度超过光速之后,有趣的事情来了,并不是最先发出的光最早到达观察者,而是在中间某个距离观察者较近的地方。最先被观察到。所以观察者看到的情况会是:一个光斑突然在左侧某个地方出现,然后分裂成两个光斑,一前一后的反向而行。基本上看到这种情况,妥妥的超光速现象没跑了。
光子能量高达可见光一万亿倍的时候能突破光速吗
爱因斯坦狭义相对论的核心是洛伦兹不变性,它为所有的物理定律提供了基本的、统一的、不变的参考体系。它告诉我们,无论观察者处于什么位置,也无论观察者是静止的还是快速运动的,所有的物理定律对任意一位观察者都是正确的。以洛伦兹不变性为基础,我们就知道光速在真空中是恒定的。不过,再好的理论也需要实践来检验。更何况除了爱因斯坦狭义相对论之外,还有许多其它的量子引力模型,它们提出了不同的观点,认为狭义相对论所描述的行为在极高的能量下可能会被打破。有理论认为,假如高能光子的速度超过了光速,或者说违反了洛伦兹不变性,那么这些光子就突破了狭义相对论的范畴。一旦突破光速,光子就会衰变,可能衰变成几个低能光子,或者衰变成正电子和电子。为了解决不同理论之间的分歧,探寻世界的真相,物理学家想要通过实验来研究,在光子能量极高的情况下,洛伦兹不变性还适用吗?光速还是恒定的吗?科学家曾经用人造的高能粒子加速器产生高能量的光子,测量这些光子在真空中的速度,发现无论光子的能量有多高,光速仍然是恒定的,洛伦兹不变性依然是有效的。在试验了人类能力范围内制造的高能量光子之后,科学家开始到宇宙中寻求更高能量的光子,来检验洛伦兹不变性。宇宙中一些天体是天然的高能伽马射线源,能量远远超过人造光的极限。科学家一直梦想可以在天文距离的尺度下给洛伦兹不变性来一场更严格的检验。科学家在墨西哥的一座高海拔的山顶上建造了一座特别的天文台——切伦科夫(HAWC)天文台。它的探测单元占地约150米见方,布置了300个大型的水箱,每个水箱里都设置了灵敏度极高的探测器,它们可以探测来自外太空的高能伽马射线与大气层的作用。
为什么光速是所有速度的极限?
根据爱因斯坦相对论,真空中的光速是目前所发现的自然界物体运动的最大速度。光速与观测者相对于光源的运动速度无关,即相对于光源静止和运动的惯性系中测到的光速是相同的。物体的质量将随着速度的增大而增大,当物体的速度接近光速时,它的质量将趋于无穷大,所以有质量的物体达到光速是不可能的。只有静止质量为零的光子,才始终以光速运动着。光速与任何速度叠加,得到的仍然是光速。速度的合成不遵从经典力学的法则,而遵从相对论的速度合成法则。真空光速定义值:c0=299792458m/s。但有些科学家认为,宇宙中有三种东西可能比光速还快。第一种:光脉冲。光脉冲就是光源按着一定时间间隔时断时续的发光,在真空状态下,在不同位置测到的光脉冲似乎以一种难以置信的速度在传播。第二种:量子纠缠。贝勒大学物理学教授杰拉德-克利弗尔认为,在“量子纠缠”现象中,信息的传播速度似乎比光速快。第三种:宇宙膨胀速度。宇宙中足够远的两点,膨胀退行“速度”超过光速,并不违反相对论。同时也意味着,如果距离足够远的两点,光是无法从一点传到另一点的,因为在有限时间内,光走过的距离总是小于膨胀增加的距离。第四种:虫洞穿越。虫洞”就是连接宇宙遥远区域间的时空细管。暗物质维持着虫洞出口的敞开。虫洞可以把平行宇宙和婴儿宇宙连接起来,并提供时间旅行的可能性。虫洞也可能是连接黑洞和白洞的时空隧道,所以也叫"灰道"。