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宇宙中有超光速吗?爱因斯坦:有三种超光速,但人类无法加以利用

科学探索宇宙观察2023-06-10

爱因斯坦在20世纪初发表的狭义相对论认为:光速是我们宇宙的极限速度,任何静止质量不为0的物体无法达到光速也无法超过光速。

而在更早的19世纪,物理学家麦克斯韦已经证明了光的本质就是电磁波,所以每秒30公里的电磁波才能在一秒内绕地球赤道7.5圈,可以说近两个世纪以来的电磁波通讯,以及目前的全球互联网都归功于爱因斯坦和麦克斯韦。

但伴随着人类文明探索宇宙进度的加快,科学家越来越意识到光速的“缓慢”了,举例来说:地球上的控制中心想要与月球探测器取得联系的话,就要忍受两秒多的延迟,因为地月之间距离38万公里而光速只有每秒30万公里,信息每往返一次就需要2秒多一点。

如果是和火星联系的话,通讯延迟就会变成23分钟左右,具体准确时间要看当时地球与火星的距离,而如果想和220亿公里外的旅行者一号探测器取得联系,就得忍受一来一回长达40个小时的通讯延迟,由此不难看出光速在宇宙中其实就是龟速,一秒能绕地球七圈半的它在宇宙中其实是最慢的信息传递介质。

答案是有,并且不是一种而是三种,最重要的是这三种超光速现象已经被科学界普遍承认了,并不违反爱因斯坦的狭义相对论。

首先是第一种:宇宙膨胀速度超光速

宇宙膨胀最早于20世纪20年代被美国天文学家埃德温.哈勃发现,当时他注意到除了仙女座星系外的其他星系光谱都在向红色端移动,也就是红移,而在物理学中红移代表着光源正在远离观察者,于是在绝大部分星系红移被确定后,哈勃得出了宇宙正在膨胀这一结论,并且距离地球越远的星系远离地球的速度越快。

后来的哈勃太空望远镜的观测结果表明,宇宙时空在145亿光年外的膨胀速度正式超过光速,也就是说145亿光年之外的星系正在以超光速远离地球,它们发出的光也永远不可能飞到地球,所以145亿光年外的星系其实是永久失联状态。