超光速存在于我们的生活吗?
对于这一类看似荒诞却又充满奇思妙想的问题,我往往会非常感兴趣,也愿意从科学源头去耐心的解释和科普 。之所以这么做的原因,是因为我深深记得那句话:当第一只猴子开始仰望星空时,人类从此诞生 。而我,愿意做那只“猴子”,也希望通过我的努力,去带动更多的读者去当那只仰望星空的“猴子” 。言归正传,下面开始回答这个问题 。
超光速的概念顾名思义,超光速是指一种速度超过光速的概念 。超光速的通信和旅行也就是对信息或物质传播速度超过光速的推测 。在狭义相对论理论中,认为只有静止质量为零的粒子才能以光速运动 。速度超过光速的粒子运动虽然已经被假设,但它们的存在将违反因果关系,因此,物理学家一致认为,这样的超光速粒子和概念无法存在 。图 超光速旅行概念图超光速实验的“真”与“假”尽管超光速这一概念在理论上无法立足,但是仍然有科学家试图从实验上去证实它的存在 。
这其中最著名的就是OPERA实验(Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus) 。OPERA实验是一种用于探测介子中微子振荡的科学实验仪器 。这项实验是瑞士日内瓦的欧洲核子研究中心和意大利格兰萨索的实验室(LNGS)合作进行的,他们利用欧洲核子研究中心的中微子来产生格兰萨索(CNGS)中微子束 。
在初始结果中,OPERA实验团队得到了速度超过光速的中微子,各个阶段的测量速度结果见下表 。图 OPERA实验团队测到了速度超过光速的中微子,实验结果汇总如上然而,在其他国家多个实验团队的证实下,得出结论:OPERA实验团队所测量的超光速中微子现象来源于上位机光纤缆线的传播时间误差,且这一误差与OPERA实验团队测量的超光速数值一致,直接证实OPERA实验团队的超光速中微子现象不成立,OPERA实验团队负责人也因此自动请辞 。
这是人类史上对于超光速现象探索进程中浓墨重彩的一笔,这次实验直接证实了超光速这一现象的不仅在理论上无法证实,在实验中更不可能存在 。然而,尽管这次实验失败了,但却显示出科学家对于未知领域不懈探索的决心:在未来的道路上,苦苦求索,在人类的历史里,仰望星空 。超光速现象在量子力学领域的探索在头条和问答平台上,另一个热门的话题就是量子纠缠,也有很多人认为量子纠缠是一种超光速现象 。
确实,量子力学中的某些现象,比如量子纠缠,可能会给人一种肤浅的印象,认为信息的传播速度比光还快 。然而,根据无通信定理,这些现象并不允许真正的通信;他们只让两个在不同位置的观察者同时看到同一个系统,而没有任何方法控制他们看到的东西 。波函数崩溃可以看作是量子退相干现象的一种附带现象,而量子退相干现象又只不过是一个系统及其所有环境的波函数的潜在局部时间演化的结果 。
【人超光速会怎么样,超光速钱包怎么样】由于基本行为不违反局部因果关系,因此波函数崩溃的额外影响也不存在 。除此之外,不确定性原理意味着单个光子在短距离内的传播速度可能比光速稍快(或稍慢) 。然而,2011年的研究表明,单个光子的速度可能不会超过光速【1】 。在量子力学中,虚粒子可能比光传播得更快,而这一现象与静态场效应(由量子中的虚粒子介导)可能比光传播得更快有关 。
然而,从宏观上看,这些波动是平均的,因此光子在很长一段时间内是以直线传播的,而非量子的距离,它们的平均速度是光速 。因此,这并不意味着超光速信息传输的可能性 。图 宇宙的历史——引力波被假设是由宇宙膨胀引起的,宇宙膨胀是大爆炸后比光速还快的膨胀结论超光速现象作为一种假说,无论从理论还是实验上都无法遵循因果关系,更加站不稳跟脚,更别说其的存在了 。
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