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超光速的诱惑

科普小知识2022-06-17 11:12:27
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对于像光速这样的高速运动,这个简单的加法是不能用的。它有其他的定律和计算公式。根据它的公式,最高速度仍然是真空中的光速。换句话说,真空中的光速是恒定的,300,000公里/秒,不管在哪里观察到它,也不管谁在观察它。

杨洋和安静是好朋友。他们经常一起讨论科学问题。

"宇宙的最低温度是多少?"杨洋问道。

"是的-273.15℃"平静地回答。

“宇宙中最快的速度是多少?”

“这是真空中的光速,每秒30万公里。”

“对了,你真聪明。这本书说这是宇宙的两个极限。人类可以无限期地接近极限,但他们永远无法达到或超过极限。”

“不是有人在探索超光速吗?超光速真的太有吸引力了。你认为,如果我们能登上超光速宇宙飞船,我们就能亲眼目睹历史上发生的一切。”

“所以,只要我们继续前进,我们仍然可以看到清朝,唐朝,春秋战国,和北京人!”杨洋很兴奋。但转念一想,“光向前传播时会变弱。恐怕我看不见它!”

“传输越来越弱,但这只是一个技术问题,只要微弱的光被一步一步放大。因此,无论这项技术能否暂时实现,都应该从原则上来看。”

“没错。”

“然而,爱因斯坦说过,光速在真空中是速度的极限,不可能有比光速更快的速度。在水中有可能超过光速,但在真空中不可能超过光速。”

“太压抑了。不,我有一个解决办法:在速度为20万公里/秒的高速航天器上,速度为30万公里/秒的光将沿着运动方向向前发射。你认为这盏灯有多快?”

“我不知道。这看起来像一艘顺流而下的船。”

“我就是这么想的。如果船在静水中的速度是5米/秒,水流的速度是2米/秒,船顺流而下的速度是多少?”

"当然是(5+2)米/秒!"

“以此类推,宇宙飞船发出的光应该有每秒(20+300)万公里的速度,这比光速还快?”

“似乎有些道理。但是为什么科学家说不呢?”

“我们当然错了,但我们不知道哪里错了。”

他们去找赵老师。

赵老师说:“你们把我们周围的低速运动规律延伸到了高速世界。事实上,高速运动的世界并不遵守这些法律。这里提到的低速与光速有关。发射人造卫星时,最高速度不超过8公里/秒;发射人造行星时,最高速度只有12公里/秒,与光速相比,这只是一个很低的速度。在低速世界中,当一个物体同时参与两个运动时,两个速度可以相加。就像顺流航行的计算公式。但是对于像光速这样的高速运动,这个简单的加法是不能用的。它有其他的定律和计算公式。根据它的公式,最高速度仍然是真空中的光速。换句话说,真空中的光速是恒定的,300,000公里/秒,不管在哪里观察到它,也不管是谁观察到它。”

“任何客观法律都有其适用范围,无论适用条件如何,都不能任意移动。超光速是不可能的结论也应该用这种方法来处理。所以科学界并没有放弃对超光速的探索。”

[知识链接]

自19世纪进入通信时代以来,人们一直梦想着一种比光速更快的瞬时通信模式。这样,信息的传输不再是通过信息载体(如电磁波)的直接传输来完成的,而是通过一种类似于心灵感应的神秘机制,从而使通信不再受空间距离的限制。今天,科学的发展为我们提供了这种神秘的机制,即量子离域效应或量子超光速效应,基于此的通信方法称为量子超光速通信。