為何說光速無法被超越,而宇宙膨脹和量子糾纏,又能超越光速呢?

之前我們經常說到光速是目前已知物體運動的極限速度,任何有靜止質量的物體都無法超越它,于是很多人就會問,量子糾纏速度和宇宙膨脹速度不就超越光速了嗎。

那麼我們今天便聊一聊,為何說光速無法被超越,而宇宙膨脹和量子糾纏速度又能夠超越光速呢?

其實早在19世紀之前,物理學家們並不知道光速是物體運動的極限速度,還一直認為光是在名為「乙太」的介質中傳播,後來為了尋找到乙太的證據,邁克爾遜和莫雷專門做了一個實驗來測量地球在「乙太」中的運動速度,然而實驗的最終結果證明,光速在不同慣性系和不同方向上都是相同的,由此反而‬間接地否認了乙太的存在。

于是愛因斯坦受到邁克爾遜莫雷實驗的啟發之後,提出了光速不變原理,並建立的著名的狹義相對論。在狹義相對論中除了指出光速不變之外,而且還推導出了一個另一個結論,那就是E=mc²。

從公式中我們知道,E是物體所具有的能量,M是物體的質量,C是光速,也就是說「物體蘊含的能量等于它的質量乘以光速的平方這意味著任何有靜止質量的物體都無法達到光速,因為在質能轉化下,物體的質量將隨著速度的增大而增大,當物體的速度接近光速時,它的動質量將趨于無限大,所以質量不為0的物體是不可能達到光速的。

而且該原理除了限制物體運動速度外,也讓人類意識到了一個微小的質量也蘊含著巨大的能量,比如人類研發破壞力超強的原子彈與氫彈,背後都有質能方程的影子

所以愛因斯坦在狹義相對論中斷定「任何有靜止質量的物體不可能達到光速」那麼既然如此,為何說宇宙膨脹和量子糾纏速度又能超越光速呢?

確實宇宙膨脹速度和量子糾纏速度都已經超越了光速概念,但是它們都有一個共同點,那就是不傳遞任何資訊

在1929年,著名天文學家艾德溫哈勃在觀測遙遠的星系時,意外發現大部分星系都存在紅移現象,我們知道紅移現象是光的多普勒效應所致,當一個天體在遠離我們時,光波會被拉長,光譜的顏色會向紅色端移動,反之靠近我們會向藍色端移動。

哈勃正是發現這些天體的共性,無一例外都向紅端移動,並且退行的速度與距離成正比,由此證明宇宙在不斷膨脹,後來天文學家通過普朗克衛星測出的最新哈勃常數顯示,目前宇宙的膨脹速率大約是67千米每百萬秒差距,也就是說每326萬光年的距離就會增加67千米,這意味著在可觀測的宇宙邊緣,其速度早已超越了光速。

不過話說回來,雖然宇宙膨脹速度已經超越了光速,但其實宇宙膨脹只是單純上的空間膨脹,它並未攜帶任何資訊,所以不受質增效應影響

而量子糾纏速度同樣也是,它被稱為是鬼魅般的超距作用!在微觀世界中,假設你將兩個糾纏粒子分開,然而他們無論相距多遠都會感應到彼此。

比如一個粒子在地球,另一個粒子在遙遠的仙女座星系,那麼只要測出地球粒子的自旋方向,從而立馬就能知道另一個粒子的自旋方向,因此這種相互作用也遠遠超越了光速。

雖然這種鬼魅般的超距作用似乎讓人不可思議,但卻是真真實實存在的,而且同樣無法受到質增效應的影響,因為量子糾纏超距作用並沒有對一個粒子進行加速,和相對論不違背!

所以我們常說的光速不可被超越,其實是建立在有靜止質量的物體,如果說一個有靜止質量物體真的達到或者超越光速,那麼現代整個物理學大廈也將徹底崩塌!

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