超光速真的可能存在!你应该知道的科学真相
2011年9月22日,《自然》杂志报道了一条科学新闻,意大利格兰萨索实验室的"奥佩拉"项目的研究人员在接收730公里外的发射的中微子束时,发现中微子速度达到了299798454米/秒,这比光速的299792458米/秒还快了5996米,这意味着这束中微子的速度超越了光速。消息一出,迅速在科学界引起轩然大波,包括著名物理学家霍金在内的物理学家们都表示了强烈的不信任,这缘于爱因斯坦的"光速不可超越"理论已经被物理学界普遍认可。
虽然参与这项研究科研人员声称他们在两年内共观测到多达1.6万次中微子超越光速的现象,但仍然没得得到科学界的认可,这是因为科学的事实必须要经过其它人的重复实验才可以得到公认的,而在随后的日子里,并没有其它的 科研项目得出了相同的结果,2012年6月8日"奥佩拉"项目宣布,由于技术测量人员的失误,造成了这次实验的结果错误。
爱因斯坦又赢了一次,那么光速真的就是不可以超越的吗?有一些科学家却不这么认为,他们对权威进行了勇敢的挑战,1962年,美国科学家德什潘德、比拉纽克和苏达尚开始了超光速的研究,并在物理学杂志上发表了一篇名为《"元"相对论》的论文,详细阐述了超光速的可能性。
在论文里,苏达尚指出:"我们现在不能将低于光速的物质加速到超过光速,但并不代表宇宙中没有天生就是以超光速运动的粒子。就像古代生活在印度的人们,他们没有能力翻过喜玛拉雅山,于是就此断定喜玛拉雅山 的北边就没有人生活一样,这明显是错误的结论。"秉承这一理念,1967年科学家费因伯格提出了《快子理论》,将的超光速粒子命名为"快子"(tachyon),而将比光速慢的粒子命名为"慢子"(bradyon)。该理论指出,快子 是生来就以超光速运动的,而慢子则不可能以任何办法达到光速。
快子 的理论提出之后,在20世纪的七、八十年代很多科学家投身其中进行研究,但是无一例外的都遇到了巨大的困难,随后的研究工作也就慢慢的停滞了。直到2000年,我国的王力军博士在《自然》杂志上发表了一篇名为《增益辅助超光速的光传播》的论文,指出通过实验观测到在光脉冲通过Cs原子气体时,其速度超过了光速300倍。2008年,科学家萨拉特等人在《自然》杂志上发表了论文《Testing the speed of "spooky action at a distance"》,指出实验表明量子纠缠的传播速度远远超过光速。这两篇论文都引发了它们是不是真正意义上的超光速现象的争论。
在天文观测方面,也发现有不少似疑超光速现象的存在,只是距离太远,无法得到确切的证据。另外,科学家们发现在核电站的核裂变反应堆里,核反应产生的光子在冷却水中的速度是真空中的速度的75%,而在同等的条件下,核聚变产生的高速粒子却高于这个速度,这说明在冷却水中,核聚变产生的高速粒子超过了光的速度。
科学界之所以坚持"光速不可超越"这一论断,是基于爱因斯坦的权威和相对论在物理学中的崇高地位。而爱因斯坦之所以强调光速不可超越,是因为他的理论和公式全部都是建立在这个基础上的,也就是说相对论不能在超光速的范围内使用。就像牛顿的经典力学一样,任何科学理论都只有一定适用范围,相应的相对论也应该是一个相对的真理,它并没有能力来断言宇宙中不可能存在超光速运动的现象。
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