穆奕冉川

一个粒子的状态信息可以“咻”地一下传到另一个粒子那里

202104月02日

一个粒子的状态信息可以“咻”地一下传到另一个粒子那里

  大友人小友人们,你们可以一经大白了一个怪异气象,那便是在咱们的宇宙里,没有任何物质的运动速率也许跨越光速。 爱因斯坦是第一个提出这个假说的人。他在《狭义相对论》中说,在宇宙中的任何地方,真空中光的速率都等于每秒30万千米,并且任何有质料的物质都无法超越这个速率。 依照相对论,光速游览者看起来会更年青 比方,在大型强子对撞机中,粒子就可能被加快到光速的99.99%。只是由于它们仍然拥有质料,所以它们本质上永恒无法到达真正的光速。 大型强子对撞机中,粒子可能被加快到光速的99.99 不光有质料的东西无法超越光速,连音讯自身也无法超越光速。比方你给另一个国度的人发的电子邮件并不是“立即”传到对方电脑中的,由于装载着电子邮件的信号在你们俩之间的通报速率也不会跨越光速。是以在爱因斯坦的宇宙观里,biu 一下把脑筋传给别人的心电感觉什么的根蒂便是哄人的啊! 那么,是不是世间万物都无法超越光速呢?此日咱们就来先容少少也许超越光速的“东西”。 第一个也许超越光速的东西,叫做影子。 假如你用手电照本人的手,那么你的手就会在后面的墙上投下浩大的影子。假如你动一开头指,手指的影子也会同时转移,然则它在墙上转移的隔绝,可比你手转移的隔绝要长啊。 在同样的时刻内,手的影子转移的隔绝是手指转移隔绝的许多倍。咱们大白速率等于隔绝除以时刻,所以,手的影子转移的速率是手的好几倍。 那么结果是多少倍呢?用粗略的光学常识咱们就会大白,影子的运动速率是你手指运动速率的D/d 倍,在这里 D 是影子到光源的隔绝,而 d 是你的手到光源的隔绝。 影子的巨细是本体的 D/d 倍,影子的运动速率也是本体的 D/d 倍 假如你把手靠拢手电,那么影子就会变得更大,它的转移速率也会更快。假如在遥远的宇宙中支起一个浩大的幕布,那么咱们就可能设立出一个天文数字级另外影子怪兽,而它运动的速率…就可能超越光速了。 也便是说,固然影子本体的速率无法超越光速,然则原委如此的放大,影子的速率倒也许超越光速了。 这是世纪大展现吗?爱因斯坦岂非错了吗?他岂非要从棺材里跳出来了吗? 别慌,这并不虞味着爱因斯坦的表面出了题目,靠相对论用饭的教师们也不会丢了饭碗,咱们的宇宙仍然会照常运行。 这通盘都是由于…影子并不是一种物质,它不光没有质料,也不蕴涵任何音讯。 活着界上,除了光没有质料以外,影子(或者说暗影)也是没有质料的“东西”。爱因斯坦说了,有质料的物质和音讯流传的速率无法超越光速,但并没说无质料的东西不愿超越光速啊! 影子在“超光速”的运动经过中,并没有使任何物质转移,也没有流传任何音讯,是以它并没有突破相对论。 和影子近似,没有质料的光斑的“转移”速率也可能跨越光速。比方,假如你用激光笔划过天穹,天穹中的谁人光斑的转移速率看起来就比你的手脚更快。这和影子的事理是近似的。 固然影子和光斑的“运动”速率看起来超越了光速,然则本质上它们的手脚有延时,而这段延时便是光从光源平昔运动到影子或是光斑地点花的时刻。在这个经过中,光的运动速率并没有跨越真空中的光速,是以没有任何物质或音讯的流传速率跨越了光速。相对论仍然直立不倒啊! 讲到这里,你必然会脑洞大开。宇宙上除了影子,又有其他东西既没有质料,也不蕴涵音讯呢? 真空除外, 是什么呢? 还真有呢。真空便是如此的一种“东西”。 真空中没有任何物质或音讯,是以也没有质料。由于真空没有质料也不含音讯,是以它的速率也可能跨越光速。 物理学家们以为,在宇宙降生之初,也便是大爆炸发作之后的一万亿又一万亿分之一秒内,宇宙的巨细不惜翻番,所以那时宇宙真空畛域的膨胀速率是远远跨越光速的。 宇宙的膨胀近似于气球的膨胀,空间不惜胀大,是以其他天体看起来离咱们远去 只是说结果,光速最大的表面是爱因斯坦提出的。爱因斯坦最烦的人——量子力学物理学家们,无心中在这个题目上给爱教师挖了个坑... 在他们提出的量子力学中,最让爱因斯坦抓狂的便是一个叫做量子缠绕的气象。 量子缠绕指的是,一对粒子的量子形态老是息息关系的。不管它俩相隔多远,一个老是也许立即大白另一个是什么形态,就近似它们有心电感觉相同。 量子缠绕,便是粒子间的“心电感觉” 换句话说,一个粒子的形态音讯可能“咻”地一下传到另一个粒子那里,这个形态的流传是刹时落成的,速率比光速不大白快到哪里去了。 量子力学这帮人,摆通晓便是在搞相对论的事啊。量子力学就由于这个 BUG 告成惹起了爱因斯坦的细心,是以爱因斯坦一辈子都在和量子力学的人用嘴巴干仗。 爱因斯坦(左)和量子力学泰斗玻尔(右)的世纪嘴仗 假如有什么让爱因斯坦死不瞑目,害怕便是量子力学了吧。 当然,其后物理学家们终归把这个题目强行疏解通了——由于你没有法子局限粒子的形态,是以这压根不愿算通信(通报信号)好吗? 打个比喻,假设你和你友人一人一个手机,但这两个手机只可随机给你俩发点类似的垃圾音讯,却不愿用来打电话或发短信。那它还何如疏导你俩的情义?它还算哪门子通信?它们根蒂不愿通报信号啊! 相对论就如此和量子力学握手言和了。 光是量子缠绕一经让爱因斯坦和学生党们薅掉了不少头发,但物理学家们昭彰认为这还不足。他们其后又设立出了一个越发无敌的超光速生活——虫洞。 虫洞是一种生活于物理表面中的东西,是科幻小说的最爱。虫洞可能让人刹时穿越到宇宙的别的一个地方,不管那地方有多远。假如虫洞真的生活,那么穿越虫洞的物质的速率就可能超越光速了。为了打算创设虫洞,物理学家们还设立出了一种质料为负的瑰异物质,这种瑰异物质越过了很多地球人的智商范畴。 设想中也许使物体时空穿越的虫洞 别说你听着认为头疼,物理学家们也为这个题目熬瘦了脑细胞,但到如今也没整出个结论来。 原本也许超越光速的“东西”原本又有许多(如卡西米尔效应、相速率、群速率、超光速铰剪,以及很多视超光速气象等),然则它们都没有违反相对论中关于音讯流传速率不跨越光速的设定。 假如有天主的话,天主的心里和在座的诸位考生应当是相同的: 爱因斯坦你大白得太多了! 只是瘾?关心微信民众号:“把科学带回家”,意思的科普一扫而光! 参考材料: The Physics and Relativity FAQ, scienceexplorer, 等 图片开头:symmytrymagazine, planet science, gif finder, wordpress, dailymail, phys.org, 等

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