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粒子正在媒质中的速率可能跨越媒质中的光速

时间:2019-11-23    

  10.虚粒子正在量子场论中力是通过虚粒子来传送的。因为海森堡不确定性这些虚粒子能够以超光速,可是虚粒子只是数学符号,超光速旅行或通信仍不存正在。

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  光速不变的第五解为时空解,时空解源自爱因斯坦。告诉我们,物体高速活动时会发生“尺短钟慢”的现象,这种现象正在低速活动中变化极小,可按牛顿力学定律视其无变化,但正在高速中变化较着。如沿活动标的目的取1米的标尺,以地球时间1秒计较,每秒速度正在3万公里时,1米为0.995米,1秒为1.01秒;正在15万公里时,1米为0.866米,1秒为1.15秒;正在29.7万公里时,1米为0.141米,1秒为7.1秒;正在29.99万公里时,1米为0.02米,1秒为50秒。当物体活动速度达到光速时,物体沿空间标的目的的标准会缩短为零,时间会慢到遏制。

  “尺短钟慢”效应申明空间和时间是随物质活动速度的变化而变化的,它合用于一切物质,包罗光。光速下,时钟停摆,零时间意味着光正在过程中不耗损时间。空间是物质的延展性,时间是物量变化的持续性或延展性。没有时间就意味着物质静止不变,连结原状,所以光速不变。零时空虽是合理推论,是天然现象、天然,也为知性形而上学所不容。更有一部门人认为活动是绝对的,静止时相对的,不单把活动取静止相割裂和对立,且把本应一并利用的对应范围——相对取绝对分赠分歧事物,正在形而上学中也到低条理。

  W. G. Morris,K. S. Thorne,and U. Yurtsever,Phys. Rev. Letters 61,1446-9 (1988)

  光速持续比间断变化的可能性大得多,若是恒星光速是正在C和c的范畴内持续变化的,则看起来,该恒星该当是:长度为10′角距的线段。

  认为有无统一。零时空并不料味着实的一贫如洗,而是说我们无法丈量这时空。无数光量子溶为一体,配合形成大同一场,不分相互,此光即彼光,由于你无法分手出单个的光量子,你也就无法给定某个量子以特定的空间和时间。这一现象取经济学中全平易近所有疑问类同:出产材料归全体人平易近所有,每小我都具有出产材料,这只是意味性的;每小我又不具有出产材料,这是现实性的,无法确定哪些出产材料是某小我的,成果仍是。日下环境下,膨缩,就变成你的也是我的,不拿白不拿,大师都拿,拿大师的。

  (《爱因斯坦奇不雅年━━改变物理学面孔的五篇论文》[美] 约翰·施塔赫尔从编,范岱年、许良英译,上海科技教育出书社2001年版 第97━98页,第100━101页,第109页,第127页。)

  由于c和C都是持续的,所以不雅测者可以或许同时领受到c和C;但不雅测者同时领受到的c和C,必然不是同时从恒星发出的。

  21.曲相推进(warp drive)曲相推进是指以特定的体例让时空弯曲,从而使物体超光速活动。Miguel Alcubierre由于提出了一种能实现曲相推进的时空几何布局而出名。时空的弯曲使得物体能以超光速旅行而同时连结正在一条类时世界线上。跟虫洞一样,曲相推进也需要具有负能量密度的奇异物质。即便这种物质存正在,也不清晰具体应若何安插这些物质来实现曲相推进。

  爱因斯坦1905年9月颁发正在《物理学年鉴》上的那篇出名的论文《论动体的电动力学》,提到光速问题的话有四段:

  11.量子地道量子地道是粒子逃出高于其本身能量的势垒的效应,正在典范物理中这种环境不成能发生。计较一下粒子穿过地道的时间,会发觉粒子的速度跨越光速。

  (这里有问题,起首,以火箭做为参考系,火箭的速度是0,这时候只能计较地球远离火箭的速度,火箭参考系的时间是地球的0.6倍,距离也是地球的0.6倍,地球远离火箭的速度=0.6*0.8c/0.6=0.8c

  目前尚无快子存正在的尝试,绝大大都人思疑它们的存正在。有人声称正在测Tritium贝塔衰变放出的中微子质量的尝试中有表白这些中微子是快子。这很让人思疑,但不克不及完全解除这种可能。快子理论的问题,一是违反性,二是快子的存正在使实空不不变。后者能够正在理论上避免,但那样就无法实现我们想要得超光速通信了。现实上,大大都物理学家认为快子是场论的病态行为的表示,而对于快子的乐趣多是由于它们正在科幻做品中呈现得次数良多。20.虫洞

  因而,火箭上的人是以“相当于”超光速的速度活动。对于火箭上的人来说,时间没有变慢,可是星系之间的距离缩小到本来的0.6倍,因而他们也感应是以相当于4/3 c的速度活动。这里问题正在于这种用一个坐标系的距离除以另一个坐标系中的时间所获得的数不是线.的速度有人认为的速度跨越光速。现实上以光速。9.EPR悖论1935年Einstein,Podolski和Rosen颁发了一个思惟尝试试图表白量子力学的不完全性。他们认为正在丈量两个分手的处于entangled state的粒子时有较着的超距感化。Ebhard证了然不成能操纵这种效应传送任何消息,因而超光速通信不存正在。可是关于EPR悖论仍有争议。

  恒星都是一个一个的小圆点,证明:肆意一个恒星的所有的光线的光速都不异,即没有分歧光速的光线。

  “由此,当υ=V时,W就变成无限大。正像我们以前的成果一样,超光速的速度没有存正在的可能。”

  肆意恒星光行差都持久连结不变,证明:光行差不随时间变化,所以光速也不随时间变化。所有恒星的光行差都为20.5″角距,证明:所有恒星的光速都不异。

  如许推算确定的光波长和频次的乘积为常数,即分歧颜色光的波长和频次的乘积相等;并且乘积数值等于检测的‘光速值’;从而充实证明:‘光速=波长×频次’成立。

  所以:C=L/T2=946080000c/946080040≈0.9999999577c≈299999.987(公里/秒)

  恒星都静止,证明:所有恒星的光速都不随时间变化,都一直恒为常数c不变。这是由于若是光速不竭变化,则看起来恒星必然是活动的。证明方式取上述雷同,不再反复。

  W. Heitmann and G. Nimtz,Phys Lett A196,154 (1994)

  即:若是φ=10′,则c-C=300000-299999.987=0.013(公里/秒)=13(米/秒)

  光波长和频次都是按照光条纹确定的。按照‘杨氏双缝尝试’条纹之间的间距,可以或许推算出‘光波长’,天然可确定‘光频次’。

  正在中“世界线”是一个主要概念,我们能够借帮“世界线”来给“超光速”下一个明白定义。什么是“世界线”?我们晓得,一切物体都是由粒子形成的,若是我们可以或许描述粒子正在任何时辰的,我们就描述了物体的全数“汗青”。想象一个由空间的三维加上时间的一维配合形成的四维空间。因为一个粒子正在任何时辰只能处于一个特定的,它的全数“汗青”正在这个四维空间中是一条持续的曲线,这就是“世界线”。一个物体的世界线是形成它的所有粒子的世界线的调集。不但粒子的汗青能够形成世界线,一些报酬定义的“工具”的汗青也能够形成世界线,好比说影子和光斑。影子能够用其鸿沟上的点来定义。这些点并不是实正的粒子,但它们的能够挪动,因而它们的“汗青”也形成世界线。四维时空中的一个点暗示的是一个“事务”,即三个空间坐标加上一个时间坐标。任何两个“事务”之间能够定义时空距离,它是两个事务之间的空间距离的平方减去当时间间隔取光速的乘积的平方再开根号。狭义证了然这种时空距离取坐标系无关,因而是有物理意义的。时空距离可分三类:类时距离:空间间隔小于时间间隔取光速的乘积类光距离;类光距离:空间间隔等于时间间隔取光速的乘积;类空距离:空间间隔大于时间间隔取光速的乘积下面我们需要引入“局部”的概念。一条滑腻曲线,“局部”地看,很是雷同一条曲线。雷同的,四维时空正在局部是平曲的,世界线正在局部是雷同曲线的,也就是说,能够用匀速活动来描述,这个速度就是粒子的瞬时速度光子的世界线上,局部地看,相邻事务之间的距离都是类光的。正在这个意义上,我们能够把光子的世界线说成是类光的。任何故低于光速的速度活动的粒子的世界线,局部的看,相邻事务之间的距离都是类时的。正在这个意义上,我们能够把这种世界线说成是类时的。而以超光速活动的粒子或报酬定义的“点”,它的世界线是类空的。这里说世界线是类空的,是指局部地看,相邻事务的时空距离是类空的。由于有可能存正在弯曲的时空,有可能存正在如许的世界线:局部地看,相邻事务的距离都是类时的,粒子并没有超光速活动;可是存正在相距很远的两个事务,当时空距离是类空的。这种环境算不算超光速呢?这个问题的意义正在于申明既能够定义局部的“超光速”,也能够定义全局的“超光速”。即便局部的超光速不成能,也疑惑除全局超光速的可能性。全局超光速也是值得会商的。总而言之,“超光速”能够通过类空的世界线来定义,这种定义的益处是解除了两个物体之间相对于第三察看者以“超光速”活动的环境。下面来考虑一下什么是我们想超光速传送的“工具”,次要目标是解除“影子”和“光斑”之类没用的工具。粒子、能量、电荷、自旋、消息是我们想传送的。有一个问题是:我们怎样晓得传送的工具仍是本来的工具?这个问题比力好办,对于一个粒子,我们察看它的世界线,若是世界线是持续的,并且没有其他粒子从这个粒子分手出来,我们就大体能够认为这个粒子仍是本来阿谁粒子。明显,传送整个物体从手艺上来讲要比传送消息困罕见多。现正在我们曾经能够毫无坚苦地以光速传送消息。从素质上讲,我们只是做到了把消息放到光子的时间序列上去和从光子的时间序列中从头获得人可读的消息,而光子的速度天然就是光速。雷同地,假如快子(tachyons,理论上预言的超光速粒子)实的存正在的话,我们只需要发觉一种可以或许节制其发生和发射标的目的的手艺,就能够实现超光速通信。极其可能的是,传送分歧的粒子所需要的价格是极其分歧的,更经济的法子是采用复制手艺。假如我们可以或许获得关于一个物体的全数消息,而且我们控制了从这些消息复制原物体的手艺,那么超光速通信取超光速旅行是等价的。科幻小说早就有这个设法了,称之为远距离传实(teleport)。简单的说,就是象传实一样把人正在何处复制一份,然后把这边的原件,就相当于把人传过去了。当然问题是象人这种无意识的复杂物体可否复制。16.无限大的能量E = mc^2/sqrt(1 - v^2/c^2)上述公式是静止质量为m的粒子以速度v活动时所具有的能量。很明显,速度越高能量越大。因而要使粒子加快必必要对它,做的功等于粒子能量的添加。留意当v趋近于c时,能量趋于无限大,因而以凡是加快的体例使粒子达到光速是不成能的,更不消说超光速了。可是这并没有解除以其他体例使粒子超光速的可能性。粒子能够衰变成其他粒子,包罗以光速活动的光子(光子的静止质量为零,因而虽以光速活动,其能量也能够是无限值,上述公式对光子无效)。衰变过程的细节无法用典范物理学来描述,www.ylg12.com,因而我们无法否认通过衰变发生超光速粒子的可能性(?)。另一种可能性是速度一直高于光速的粒子。既然有一直以光速活动的光子,有一直以低于光速的速度活动的粒子,为什么不会有一直以高于光速的速度活动的粒子呢?问题是,若是正在上述公式中vc,要么能量是虚数,要么质量是虚数。假如存正在如许的粒子,虚数的能量取质量有没有物理意义呢?该当若何注释它们的意义?可否推出可不雅测的预言?只需找到这种粒子存正在的,找到检测这种粒子的方式,找到使这种粒子的活动发生偏转的方式,就能实现超光速通信。

  2. 任何光线正在‘静止的’坐标系中都是以确定的速度V活动着,不管这道光线是由静止的仍是活动的物体发射出来的。”

  光速不变道理:无论正在何种惯性系(惯性参照系)中察看,光正在实空中的速度都是一个常数,都为299792.458公里/秒。

  m=m0/√1-υ2/c2(m为活动质量,m0为静止质量,υ为物体活动速度,c为光速)申明:物体以远低于光速的速度(人体标准下)活动时,质量变化不较着,添加的质量忽略不计,可认为质量不变,以典范力学纪律脚能够对付计较需要。但接近光速活动时,物体质量添加较多,跟着向光速的接近,质量趋势无限大。大小两极相通,质量无限大因两极统一又为无限小,质量无限小可视为零,因而光子无静止质量。光做为极限物,大小统一,动静也统一,无静止质量即为无活动质量。从质速关系式也可得m0=0时,m=0,υ=c时,此公式不成立。有人认为没有质量怎会有能量?须知电为能量场,光量子又是能量子,因光子无质量,任一能量值正在取质量对比时都为无限大,因无质量,活动中也不耗损能量,除传送能量给其它物体外,光子能量脚以连结其速度不变。

  S. Ben-Menahem,Physics Letters B250,133 (1990)

  Andrew Gould (Princeton,Inst. Advanced Study). IASSNS-AST-90-25Barton & Scharnhorst,J Phys A26,2037 (1993)

  设:某恒星发来两种光速的光线;光速为c的光线,用c暗示;光速为C的光线,用C暗示;光速cC

  因而设:c发出的时辰为零;C发出的时辰为t;恒星零时辰的为A;t时辰的为B;因恒星周日视活动角速度ω=15.0411″/秒,所以A、B之间的角距φ=ωt

  光子无质量为知性所不容,人们四处寻找有质量的按照。有人认为光有光压为有质量表示,但不知光压乃光电效应表示,是光量子、光能为电能的表示。也有人引爱因斯坦质能公式:E=mc^2(E为能量,m为惯性质量,c为光速),认为有质量才有能量,这就和前述质速公式冲突,这种冲突申明光做为极限物,于两式之外。我们按照另一能量公式:E=hν(E为能量、n为普朗克常数、ν为光频次)可计较出必然频次光之光子能量,使m=hν/c2推导光子潜质量。留意,这里指的是必然能量必对应必然质量,但对光子而言这只是其潜正在质量而非实正在质量,这就是尝试中找不到有质量的光子的缘由,潜正在质量只申明能够改变为几多质量。如按典范力学概念非认定光有质量,电有质量,实空做为光量子场就要表示出庞大质量,一切有光的场合也会有沉沉的质量压力,含有电的粒子质量都需加倍,引力定律还会使实空形变。推理继续,光越强,质量越大,引力越大,恒星都变成了黑洞,岂不!电为能量场,引力场为质量场,二者进一步统一才将潜正在的质能关系扬弃实关系,这却不是本篇所论之题。还有人以光线正在引力场中弯曲来证光有质量,有质量的工具才受引力吸引。我们晓得,能量为斥力,不受引力感化影响,至于为何会弯曲,当前自会领会。电有能量而无质量,引力场有质量而量,实物处二者间而兼有之,我们需再走一段才能实正领会它们。

  “对于大于光速的速度,我们的会商就变得毫无疑义了;正在当前的会商中,我们会发觉,光速正在我们的物理理论中饰演着无限大速度的脚色。”

  Matt Visser,Physical Review D39,3182-4 (1989)

  1. 物理系统的形态据以变化的定律,同描述这些形态变化时所参照的坐标系事实是两个正在互相匀速平行挪动着的坐标系中的哪一个并无关系。

  A. Enders and G. Nimtz,Phys Rev E48,632 (1993)

  K. Scharnhorst,Physics Letters B236,354 (1990)

  光速不变道理:实空中的光速对任何察看者来说都是不异的。 光速不变道理,正在狭义中,指的是无论正在何种惯性系(惯性参照系)中察看,光正在实空中的速度都是一个常数,不随光源和察看者所正在参考系的相对活动而改变。这个数值是299,792,458 米/秒。

  G. Morris,K. S. Thorne,and U. Yurtsever,Phys. Rev. Letters 61,1446-9 (1988)

  光速不变道理是由联立求解麦克斯韦方程组获得的,并为迈克尔逊—莫雷尝试所。光速不变道理是爱因斯坦创立狭义的根基起点之一。

  W. G. Morris and K. S. Thorne,American Journal of Physics 56,395-412 (1988)

  人类糊口范畴比起这来,渺如尘沙,何足道哉。人持久于人体标准范畴中,其糊口经验及认识局限于此,这个世界的两极——极大和极小都正在我们世界之外。若是不是近代人类面对危机,我们跨入两极奥秘之域,寻求新的空间,我们将永不克不及理解及黑格尔的辩证思惟。

  关于全局超光速旅行的一个出名是操纵虫洞。虫洞是弯曲时空中毗连两个地址的捷径,从A地穿过虫洞达到B地所需要的时间比光线从A地沿一般径到B地所需要的时间还要短。虫洞是典范广义的推论,但创制一个虫洞需要改变时空的拓扑布局。这正在量子引力论中是可能的。开一个虫洞需要负能量区域,Misner和Thorn正在大标准上操纵Casimir效应发生负能量区域。Visser利用弦。这些都近乎不切现实的瞎想。具有负能量的奇异物质可能底子就无法以他们所要求的形式存正在。Thorn发觉若是能创制出虫洞,就能操纵它正在时空中构制闭合的类时世界线,从而实现时间旅行。有人认为对量子力学的多沉性(multiverse)注释能够用来消弭性悖论,即,若是你回到过去,汗青就会以取本来分歧的体例发生。Hawking认为虫洞是不不变的,因此是无用的。但虫洞对于思惟尝试仍是一个富有的区域,能够用来正在已知的和的物理定律之下,什么是可能的,什么是不成能的。

  正在广义中,因为所谓惯性参照系不再存正在,爱因斯坦引入了广义相对性道理,即物理定律的形式正在一切参考系都是不变的。这也使得光速不变道理能够使用到所有参考系中。

  媒质中的光速比实空中的光速小。粒子正在媒质中的速度可能跨越媒质中的光速。正在这种环境下会发生辐射,称为切仑科夫效应。这不是实正意义上的超光速,实正意义上的超光速是指跨越线.第三察看者若是A相对于C以0.6c的速度向东活动,B相对于C以0.6c的速度向西活动。对于C来说,A和B之间的距离以1.2c的速度增大。这种“速度”--两个活动物体之间相对于第三察看者的速度--能够跨越光速。可是两个物体相对于相互的活动速度并没有跨越光速。正在这个例子中,正在A的坐标系中B的速度是0.88c。正在B的坐标系中A的速度也是0.88c。3.影子和光斑正在灯下晃悠你的手,你会发觉影子的速度比手的速度要快。影子取手晃悠的速度之比等于它们到灯的距离之比。若是你朝月球晃悠手电筒,你很容易就能让落正在月球上的光斑的挪动速度跨越光速。可惜的是,不克不及以这种体例超光速地传送消息。影子和取手晃悠的速度之比确实等于它们到灯的距离之比,但影子的最快速度不会跨越光速.光斑也是如斯.假设有一个仰角为60度的斜坡,一个物体以0.6C的速度程度活动,那么理论上正在斜坡上的投影的速度是1.2C,现实上影子最大速度为C.现象表示为影子不会呈现正在该物体垂曲投射的方位,而是会畅后.4.刚体敲一根的一头,振动会不会立即传到另一头?这岂不是供给了一种超光速通信体例?很可惜,抱负的刚体是不存正在的,振动正在中的是以声速进行的,而声速归根结底是电磁感化的成果,因而不成能跨越光速。(一个风趣的问题是,竖曲地拎着一根的上端,俄然松手,是的上端先起头下落仍是的下端先起头下落?谜底是上端。)5.相速度光正在媒质中的相速度正在某些频段能够跨越实空中的光速。相速度是指持续的(假定信号已了脚够长的时间,达到了不变形态)的正弦波正在媒质中一段距离后的相位畅后所对应的“速度”。很明显,纯真的正弦波是无法传送消息的。要传送消息,需要把变化较慢的波包调制正在正弦波上,这种波包的速度叫做群速度,群速度是小于光速的。(注:索末菲和布里渊关于脉冲正在媒质中的的研究证了然有起始时间的信号[正在某时辰之前为零的信号]正在媒质中的速度不成能跨越光速。)6.超光速星系朝我们活动的星系的视速度有可能跨越光速。这是一种,由于没有批改从星系到我们的时间的削减。举一个例子:假如我们丈量一个目前离我们10光年的星系,它的活动速度为2/3 c。现正在丈量,测出的距离倒是30光年,由于它其时发出的光到时,星系恰达到10光年处3年后,星系到了8光年处,那末视距离为8光年的3倍,即24光年。成果,3年中,视距离减小了6光年……7.火箭地球上的人看到火箭以0.8c的速度远离,火箭上的时钟相对于地球上的人变慢,是地球时钟的0.6倍。若是用火箭挪动的距离除以火箭上的时间,将获得一个“速度”是4/3 c。