光速并非恒定而是越来越慢,相对论会被推翻吗?

作者&投稿:钱史 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
相对论会被推翻吗?~

牛顿力学被相对论推翻,为什么我们在高中还要学?看完长知识

当速度超过光速后将会是怎么样的世界?

1905年,26岁的阿尔伯特·爱因斯坦提出狭义相对论,从此改变了物理学的发展轨迹。狭义相对论描绘了时间与空间的关系,它建立在两条基本假设的基础上:物理定律对于所有的匀速运动的观察者来说都相同;真空中的光速对任何观察者来说恒定不变。

在过去的一个世纪内,爱因斯坦的狭义相对论和广义相对论都经受住了实验的检验,并且能够用于解释许多物理现象,包括宇宙的起源。但在20世纪90年代末期,少数几位物理学家向狭义相对论的一条基本假设发起了挑战。他们认为,光速并非恒定不变:在早期宇宙,光速比现在要快。

自提出之日起,光速可变理论一直存在争议。而根据发表在《物理学评论D》的一篇论文,在不久的将来,这一理论将有望得到检验。如果实验结果支持光速可变理论,那就意味着自然界的法则并非如我们今天所理解的那样永恒不变,我们也需要重新审视爱因斯坦的引力理论。如果光速始终不变,那么自从约137亿年前的宇宙大爆炸以来,光只可能在宇宙中穿行大约137亿光年。光穿行的距离受到这个限制,就意味着宇宙的可见范围是有边界的,这个边界的半径大约是470亿光年(尽管光只能穿行137亿光年,但我们还应该将宇宙膨胀效应计算在内)。

我们把可见的宇宙想象成一个半径470亿光年的大球,而我们坐在这个球的中心。球的边界,亦即宇宙的视界,乃是宇宙微波背景(cosmic microwave background, CMB)发出的地点。宇宙微波背景是产生于宇宙大爆炸后大约40万年时的辐射,是人类所能够获得的最早的宇宙图像。不论你处于宇宙中的哪个位置,你都处于你的宇宙视界的中心,而此刻观测到的宇宙微波背景则距离你有137亿光年远。

问题在于,宇宙中的任何一点到微波背景辐射发出的地点,距离都是137亿光年,那么宇宙视界两端的微波背景辐射之间的距离就大约是274亿光年。这也就意味着宇宙太大,在宇宙寿命范围内,光不可能从一端穿行到另一端。然而,这又与我们观测到的微波背景辐射的均一性相矛盾。

宇宙大爆炸的过程,就类似于向外延伸的浴盆,但能够反映宇宙早期温度的微波背景辐射却没有冷热起伏,反而十分均匀,这是怎么回事呢?

目前,在尝试解决“视界问题”的所有假说中,暴胀理论(inflation theory)呼声最高。暴胀理论认为,宇宙微波背景辐射之所以如此均匀,是因为宇宙在小而致密的阶段就已经达到了均一状态,然后在暴胀过程中继续保持均一。这就相当于,浴盆中的水先混合达到了均匀的温度,然后才开始快速向外延伸。

尽管暴胀理论能够兼容光速的不变性,但它要求存在一个“暴胀场”,并且这个场只在早期宇宙的一段短暂的时间内存在。

然而,光速可变理论的支持者称,如果早期宇宙中的光速远高于当今宇宙,则无需借助暴胀,就能解决视界问题。如此一来,宇宙相距甚远的两端能够在宇宙膨胀的过程中保持“连通”,从而导致宇宙各处的微波背景辐射均匀一致。

然而,对于支持暴胀宇宙模型的理论物理学家来说,允许光速发生变化,就如同颠倒狭义相对论中的一个正负号。

两位物理学家指出,早期宇宙中的光速至少比现在30万千米/秒的光速快32个数量级,而这只是一个下限值。随着时间趋近于宇宙大爆炸的时刻,光速也将趋向于无穷大。

按照光速可变的观点来看,光速偏快是因为早期宇宙温度极高。Afshordi指出,他们的理论要求早期宇宙是一个温度至少达1028摄氏度的火炉。相比之下,人类在地球上所能获得的最高温度只有1016摄氏度,与早期宇宙相差12个数量级之多。

随着宇宙膨胀,其温度降低到1028摄氏度以下。就如同液态水温度降低到一定程度以后会结冰一样,光在此经历了一次相变,光速变成当前的30万千米/秒。冰不会因温度更低而更坚硬,光速也不会因温度更低而变得更慢,于是从那以后光就保持在这个值而不再变化。

如果Magueijo和Afshordi的光速可变理论是正确的,那么我们就可以预测光速变慢的过程,这也就意味着只要有足够精密的测量装置,我们就可以测量光速的衰减。这正是他们最新论文中的内容。

Afshordi介绍说,星系以及宇宙中的其他结构之所以能够存在,乃是因为早期宇宙的密度存在涨落。这些密度涨落体现为宇宙微波背景辐射的“谱指数”(spectral index),我们可以把它想象成早期宇宙的不同“颜色”。谱指数的中央基准值为1,对应于一个各个尺度上引力涨落大小均相同的宇宙。谱指数高于1,宇宙就是“蓝色”的,代表着偏向于短波长的涨落;谱指数低于1,宇宙就是“红色”的,代表着偏向于长波长的涨落。

如果光速可变理论得到证实,它将颠覆爱因斯坦狭义相对论的一个主要的公理基础,迫使物理学家重新考虑引力的本性。然而Afshordi介绍说,物理学界多多少少都认为爱因斯坦的引力理论不可能包含物理学的全貌,未来必将有一个量子引力理论取代广义相对论。目前,物理学家已经提出了多种可能的方案,来竞争量子引力理论的宝座,但如果光速可变理论被验证为真,那么量子引力理论的可选范围就将大大缩小。

“如果我们想要观测量子引力现象,那么最好抛弃暴胀的概念,”Magueijo说,“暴胀模型其实是在回避基础物理问题,它将可观测的宇宙与超越相对论的物理隔离开来。而改变光速则是重访物理学的根基,是在尝试突破相对论。这是开启新观念、新理论的最佳方式。”



在不久的将来,这一理论将有望得到检验,若验证成功相对论会被推翻。

自提出之日起,光速可变理论一直存在争议。而根据发表在《物理学评论D》的一篇论文,在不久的将来,这一理论将有望得到检验。如果实验结果支持光速可变理论,那就意味着自然界的法则并非如我们今天所理解的那样永恒不变,我们也需要重新审视爱因斯坦的引力理论。有可能会被推翻。

时代在进步,科学也在发展,所以未来有可能把这些理论推翻,但是目前应该是不可能的

这是因为光在传播的时候释放出了一定的能量


苹果从树上掉下来,为什么速度越来越快?
1. 当苹果从树上掉落时,其速度会逐渐加快。2. 这是由于地球上的万有引力,也就是重力,对苹果产生作用。3. 根据牛顿的第二定律,力等于质量乘以加速度(F=ma)。4. 在苹果下落的过程中,重力是一个恒定的力,苹果的质量也不会改变。5. 因此,苹果下落的加速度是一个非零的值。6. 根据速度...

十字轴万向节为什么不等速?
十字轴万向节,作为传动装置的一种,独具特色,它允许两个方向各异的轴实现连接。与同类万向节相比,十字轴万向节有其独特的性能特点。特别是星型万向节,其传动角度和速度并非恒定,而是根据结构和工作原理动态变化。具体来说,星型万向节的传动特性主要取决于驱动轴和从动轴的相对位置。当驱动叉平面...

荣威5501.8t怠速不稳
对于荣威550 1.8t发动机,其怠速设置在750转,上下浮动范围为50转。在发动机处于怠速状态下,我们可能会看到转速并非恒定在一个特定数值,而是呈现出微小的波动。这种现象并非故障,而是发动机正常的工作模式。 当您查看仪表盘时,可能会注意到这种转速的细微变化,这是正常的发动机运行特征,无需过度解读或...

苹果下落时的速度为什么越来越快?
因为苹果下落时重力在对它做功,重力势力不断向动能转化,所以它的速度会越来越快 从力的角度来分析:苹果下落时受到空气向上的阻力和向下的重力,由于重力远大于空气阻力,所以苹果在竖直向下的方向上做加速运动,导致速度越来越快

自动挡车转速多少正常?
自动变速车辆的正常工作转速范围通常在1800至2000转\/分钟。发动机转速对于其实际功率的发挥起着至关重要的作用,因为功率的输出并非恒定,而是随转速变化而变化的。因此,在讨论发动机的效能数据时,必须同时提及相应的转速值,这样才能全面理解其性能表现。发动机的有效功率并非一成不变,它就像汽车的心脏,其...

墨西哥火山上挑战相对论极端实验:光速依然是恒定的
英雄五霸闹春秋,顷刻兴亡过手。深空小编带你看一轮又一轮最新新闻。今天天气不错,正适合读读最新资讯放松一下。下面一起让我们去吃瓜围观吧。北京时间4月9日消息,光速是宇宙中已知最高的速度,而在墨西哥一座死火山的顶部附近,科学家通过一项实现对一种极端情况进行测量,试图找到光速有可能并非恒定...

小维起步多少转合适?
汽车的起步转数并非恒定,而是会根据道路条件和路面状况进行调整。在常规的平坦路面上,大部分车辆通常需要大约1000转的初始转速就能平稳启动。然而,当遇到陡坡等复杂路况时,可能需要更高的转速,例如1500转或以上,以确保顺利启动。值得注意的是,小排量汽车与大排量汽车在起步需求上有所不同。小排量汽车...

汽车的最高转速可以达到多少?
汽车的最高转速并非恒定,取决于车型的发动机强度和排量等特性<!--。通常,常规轿车的巅峰转速范围在6000-8000转之间。然而,对于一些性能卓越的车型,如法拉利、保时捷和兰博基尼等<!--,转速上限更高,甚至可达9000转以上,对于经过改装的例如三菱evo<!--等车型,最大转速甚至能突破13000转,超越了仪表...

高尔夫开空调正常怠速
当高尔夫车启动空调运行时,它的怠速转速通常会提升至800-850转。这并非所有车辆都保持一致的表现。在常规状态下,发动机的怠速转速并非恒定不变。当汽车点火启动后,若不进行加注燃油,发动机维持自然运转的状态被称为怠速,此时的转速就是我们所说的怠速。对于普遍的8L排量家用轿车而言,怠速状态下每消耗...

汽车以恒定功率启动加速度变化为什么越来越慢
根据P=Fv 速度越大,牵引力越小,加速度越小,所以速度变化越来越慢

兴化市17250524893: 如果光速非常慢,会怎么样? -
柳茗排毒: 1、如果是你说的这样,在你看来石头还没出手,就已经被砸到了.2、根据相对论原理,你说的这种情况是不会出现的,如果光速以每秒1米的速度传播,那么这个速度就是极限速度,当石头的速度接近1米/秒时,它的质量会随之以几何级数增大,最终趋近于无限,石头的速度永远无法超过1米/秒.在低光速下一切都会变慢,这里就不祥说了,有兴趣可以去看《三体3:死神永生》,里面对低光速效应有较详细的描写.

兴化市17250524893: 如果人以光速飞行,将会怎么样? -
柳茗排毒:[答案] 当给粒子加速时,越使其接近光速,那么所需的能量和技术难度都将大幅度增加.犹如N/(N+1)当N 无穷增大时,其值越接近... 由此可知光速也并非是恒定不变的,而且在宇宙诞生不到1S内光速可能是极大的.这个结论与《相对论》有着直接的冲突.但可...

兴化市17250524893: 光速是否永恒不变? -
柳茗排毒: 也许有人认为光波的相对速度是一个可变数量,光波的引力媒质速度应该是一个不变数量.这里我们并不认为理论符合上看到的图像就是真实的图像.其实光波完全类似于声波,不管哪种意义上的波速度都是可变的.水中的光速较小,也可以说...

兴化市17250524893: 根据相对论,运动速度越快时间越慢,超过光速时间会倒流,是为什么? -
柳茗排毒: 楼主的问题有误,根据相对论,物体速度越快则物体上所经历的时间演变越慢,但是物体的速度永远不能达到光速,更不能超过光速.所以楼主的问题是错误的.这是因为在高速的情况下,物体的质量会随着速度的增加而增加,所以如果要将物体的速度加速到光速,需要的能量是无穷大的,所以任何物体都不能加速到光速.另:假设某物体的速度超过光速,则根据相对论的洛仑兹变换公式,时间将不是负数,而是虚数,这即使不是不可能的事,也是对我们生活在实数时间里的生物是没有意义的事.

兴化市17250524893: 当速度超过的光速能够令时间倒退吗? -
柳茗排毒: 当给粒子加速时,越使其接近光速,那么所需的能量和技术难度都将大幅度增加.犹如N/(N+1)当N 无穷增大时,其值越接近于1,却无法等于1.以上就是反对派所提出的理由.对于超光速的问题,不言而喻它有一个致命的缺点就在于它的诞生...

兴化市17250524893: 人类能不能突破光速
柳茗排毒: 当物体的速度越接近光速,物体的能量和体积就会急速膨胀,物质本身也会发生改变——也就是说这种物质不再是这种物质了,所以,超光速是不可能的

兴化市17250524893: 关于爱因斯坦相对论的质疑,光速真的无法逾越吗? -
柳茗排毒: 看了楼主的问题,也看了各位的回答,个人觉得这个问题本身问的也没错,其实由相对论引法的争论永远也不会停止.关键就在,牛顿力学有局限性,爱因斯坦理论也有局限性...

兴化市17250524893: 跟据相对论物体越接近光速时间越慢这是为什么
柳茗排毒: 当时爱因斯坦推导这个性质的时候做了一个大胆的假设:他在列车上,看到车站的时钟是6点正,他就想如果列车以光速后退,那么时钟6点之后反射的光线将到达不到他的眼里,(因为列车以光速后退嘛)那么他看车站的时钟将会始终停留在6点的位置,同样,如果列车的速度超过光速,那么6点之前(假如是5点45分)反射的光线将会被他捕获,那就是说时间倒退了,所以他就作出了大胆的推测

兴化市17250524893: 空间和时间旅行 -
柳茗排毒: 如果有人能想出来,一定是许多年之后.寻找两个空间的最近点,拦截光线从而使人超过光速. 众所周知,当给粒子加速时:越使其接近光速,那么所需的能量和技术难度都将大幅度增加.犹如N/(N+1)当N 无穷增大时,其值越接近于1,却无法...

兴化市17250524893: 有没有比光速再快的? -
柳茗排毒: 光是一种波同时也是一种粒子,从泊松亮斑的证实到光电效应的发现无不说明了人们对光的喜爱.关于光的传奇,一直就是人们研究的热点,超光速问题更是一个百年的“悬案” 纵观各种猜想可归纳如下: (一) 反对派,被大部分科学家所认...

本站内容来自于网友发表,不代表本站立场,仅表示其个人看法,不对其真实性、正确性、有效性作任何的担保
相关事宜请发邮件给我们
© 星空见康网