宇宙中存在超光速现象吗？

宇宙中存在超光速现象吗？ 

2019-11-25 18:36   科学探索菌

宇宙中确实存在超光速现象

回答这个问题之前，先弄明白光速的概念。

顾名思义，光速就是光的传播速度。值得注意的是，光的传播虽然不需要介质，但光在不同介质中的传播速度并不同。

光在真空中的传播速度约为30万千米每秒，那是宇宙中最快的速度，任何有静止质量的物体的速度都不能达到或者超过他。光在空气中的传播速度接近真空中的传播速度，在一些透明介质中的传播速度更慢。比如光在纯水中的传播速度仅为真空中传播速度的75%，光在玻璃中的传播速度不到真空中传播速度的65%。

（如图所示，一束激光穿过水时速度会变慢）

因此我们在谈及光速时，要指明光在何种介质中传播。不过我们通常所说的光速都是指光在真空中的速度。

真空中的光速是一个常数，并不会随着光源和观察者的相对运动而发生改变，在任何参考系下测量的光速都是一样的。这就是光速不变原理。

通过上面的介绍，物质确实存在超光速的可能。

我们知道微观粒子由于质量较小，运动速度通常都很快，有的甚至非常接近光速。当光在某些介质中的传播速度很低时，而一些粒子在该介质中的传播速度就有可能超越媒介中的光速。

当发生这种情况时，就会产生切伦科夫辐射，我们将此称之为切伦科夫效应。从核反应堆射出来的一些高能电子在水中的运动速度就比水中的光速快，发生此种情况时，我们就能从核反应堆的水池中看到浅蓝色的辉光，这就是切伦科夫辐射。

（上图为核反应堆水池中的切伦科夫辐射，图片来自网络）

虽然说真正意义上的超光速是指超过真空中的光速，但这种超光速现象也是确实存在的。

不得不提的两大超光速现象

 1，处于纠缠状态的粒子之间的感应速度

两个处在纠缠状态的粒子间存在相互感应，他们之间的感应速度就是超光速的。理论上来说，即使相隔一光年，两个处于纠缠状态的粒子的相互作用也是瞬间完成的。目前科学家们还并没有弄清这背后的原理。

 2，宇宙空间的超光速膨胀

我们的宇宙起源于一次大爆炸，在大爆炸初期，时空就是以超光速状态膨胀的。我们宇宙的年龄有138亿年，可观测宇宙的半径却有460亿光年，这就是宇宙时空超光速膨胀的结果。由于时空的超光速膨胀，以至于遥远星系发出的光永远也到不了我们的视野。

根据观测，目前的宇宙正在加速膨胀，目前的科学观点认为是暗能量在驱使宇宙加速膨胀。

小结：以上两种超光速现象并不是物质的运动速度超过真空中的光速。

物质的运动速度并不能超过真空中的光速

在宇宙中只有静止质量为0的粒子的运动速度才能达到光速，光的静止质量就为0。光子从产生时，初速度就为真空中的光速，在介质中传播时速度才会降低。

根据相对论，任何有质量的物体在加速运动过程中质量都会发生增长，当物体的速度越接近光速时，这种增长效应就越明显。也就是说物体的运动速度越快，就越难对其进行加速，加速时消耗的能量也就越大。当物体的速度达到光速时，就具有无穷的质量和能量，这在现实中是不可能存在的。事实上当物体的运动速度超过一定临界值时，物体就会坍缩成黑洞。

由此可见，有质量的物体的运动速度不仅不能超过光速，根本达不到光速。

高速运动状态下速度的合成

假设甲、乙两艘飞船各自相对于观察者以0.9倍的光速相背而行，且甲、乙的运动方向在同一直线上，若按日常经验来看，两艘飞船的相对运动速度已经达到1.8倍光速了，这样的逻辑在经典物理学上是没问题的。

可事实并不是这样的，这两艘飞船的相对速度并没有超过光速。

高速运动（接近光速）状态下，基于牛顿绝对时空观的伽利略变换已经不适用了，我们需要用到洛伦兹变换。洛伦兹变换描述的是不同参考系下速度的叠加。根据相对论速度变换公式u=(u1+u2)/(1+(u1u2)/c^2)，我们可以得出上述例子中两艘飞船的相对速度只有0.9945倍的光速。

总结

读完这篇文章，相信大家对超光速现象已经有一定了解了，物质的真实运动速度是不能超过真空中的光速的。如果物体的运动速度真的能够超过光速，那么这将会推翻相对论。可截至目前，一切实验证据都证明相对论是正确的。

 （来源：搜狐，见https://www.sohu.com/a/355922605_432563）