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量子纠缠的速度超过光速了吗?答案颠覆认知

光速特别是超光速现象大家都特别关心,比如2011年欧洲粒子中心的中微子超光速现象公开以后,引起了极大的关注,因为奥佩拉团队取得的结果比光速快0.0025%,但最后被证明是个超级乌龙!爱因斯坦的狭义相对论早就告诉我们,宇宙中不可能存在超过光速现象!


但其实大家都误解了,光速不可超越只是信息传递不可超过光速,而与之无关的现象超过光速则并没有什么问题,那么为什么不能超过光速,又有哪些超过光速的现象,不妨来盘点下!

为什么不能超过光速?

很多人一提到超光速就拿爱因斯坦的狭义相对论说事,但事实上狭义相对论的关键要素之一,洛仑兹变换来自于大神洛仑兹的杰作,他在1895年时提出了在运动方向上长度收缩的概念,来解释1887年迈克尔逊-莫雷在以太漂移中的零结果!当然洛仑兹的解释是令人信服的,但很可惜他仍然在死守以太的概念,尽管当时已经对于光速呼之欲出,但洛仑兹失之交臂!


洛仑兹在1899年和1904年对洛仑兹变换做了补充和修正,并且在1904年以论文《以任意小于光速的系统中的电磁现象》中的洛仑兹变换已经非常接近于现代的洛仑兹变换概念!1905年6月份,爱因斯坦抛弃了以太的概念,假设光速不变和狭义相对性原理,推出了狭义相对论!


当然其中的长度变换仍然是洛仑兹变换,而根据洛仑兹变换则可以推出在狭义相对论之后爱因斯坦发表的《物体的惯性同它所含的能量有关吗?》,这狭义相对论整个体系中是环环相扣的,它们的核心就是两条基本假设,当然其中一项推论也很简单,光速不能被超越,否则将会导致质量无穷大和长度变成负数......

宇宙中有哪些现象是超光速的?

尽管信息传递的速度不可超过光速,但宇宙中超光速现象还是非常普遍的,它们的因素各不相同,有的是不同介质中导致的,有的则是不传递信息的现象!

核电站中的切伦科夫辐射

1934年前苏联物理学家帕维尔·阿列克谢耶维奇·契伦科夫发现的一种辐射,其特征是介质中运动速度超过光的一种电磁辐射,所谓的光速不可超越指的是真空中的光速,而介质中的速度(水中为0.75c)则小于真空光速,而核反应堆中的粒子在水中的速度可以超过光速,此时切伦科夫辐射就产生了!


但这仅仅是在不同介质中,看起来就像是田忌赛马,我在真空中干不过你就在水中干掉你,而光在水中不是因为速度降低了,而不是不断激发再发射再激发.....这光的速度明显就降低了!

德布罗意物质波

这就不得不提一下德布罗意获得诺贝尔奖的毕业论文了,这可能是物理史上绝无仅有的!他的理论是这样的,根据爱因斯坦的方程,如果电子具有质量,那么它内禀的能量就是质能方程预示的:

E=MC^2

当然这里我们还得套入普朗克著名的辐射量子能量计算公式:

E=HV,那么可以推导出:

MC^2=E=HV,所以V=MC^2/H

所以电子就存在一个频率,也就说电子是个波,电子居然是个波....其实所有的微观粒子行为都是波粒二象性,这点大家可以去翻翻量子力学,那么当电子以V0速度前进时,它将伴随一个相波:

V=C^2/V0

这个速度比光速快上很多倍,但不要着急,这个相波不传递任何信息,它并不违反相对论!这是德布罗意波,它的波长计算公式如下:

λ=(C^2/V0)/(MC^2/H)=H/MV0


红点的速度为相速度,旅店的速度为群速度

所以它的速度比光速高很多倍,但却不具任何传递信息的意义。

宇宙膨胀速度超过光速

目测这已经被大家科普N次了,宇宙膨胀速度其实并不高,根据2013年普朗克卫星测定的速度,大概只有67.15千米/秒·百万秒差距,即宇宙在每隔326万光年的距离上,膨胀速度才增加67.15千米/秒,如果将它计算到每千米上,简直就是一个可以忽略不计的速度!


但事情就坏在宇宙实在太大了,假如按照当前速度膨胀的话,宇宙大约在145亿光年外膨胀速度超过光速!而根据对宇宙的大小与形状评估,现代天文认为宇宙是平坦且无限大的,所以这145亿光年外膨胀速度超过光速就成了可能!