光速上限为何存在,它能被打破吗?

光速不变最早隐含在麦克斯韦方程组中,那时,人们已经注意到联立麦克斯韦方程组可以得到:
c=√(1/ε0μ0)=30万km/s
其次,科学家为这种情况想出了一种名为“以太”的介质,科学家认为,

本文最后更新时间:  2023-05-07 22:57:00

光速不变最早隐含在麦克斯韦方程组中,那时,人们已经注意到联立麦克斯韦方程组可以得到:

c=√(1/ε0μ0)=30万km/s

其次,科学家为这种情况想出了一种名为“以太”的介质,科学家认为,光在以太中传播,速度将是恒定的,而宇宙中充满了以太。

然后就是实验了,如果宇宙中真的充满了可以传播光的介质——以太,那么地球自传会带动“以太风”,光沿着“以太风”前进会更快,光逆着以太风会更慢。

迈克尔逊和莫雷就做了这样一个实验,这个实验被称为迈克尔逊-莫雷实验,实验结果表明,任何方向测量光速都是固定值,也就是说,光速不变!

之后,爱因斯坦认为应该抛弃以太,时间和空间都不是绝对的,在这之前,经典物理学认为不同参考系中的空间位置是不同的,但时间是绝对的。爱因斯坦的观点打破了这一固有的观念,提出了《相对论》。

《相对论》成立的前提就是相对性原理和光速不变,它完美的解释了之前经典物理所不能解决的物理现象,后来高中所学的洛伦兹变换方程组也是从相对论而来。

总之,光速不变是不仅有数学上的推导,也有实验结果。

关于突破光速:

首先有质量的物体是不可能达到光速的,《相对论》有这样一个公式:

M=Mo/√(1-v^2/c^2) M

也就是说,物体被加速到光速时,其质量将要趋近无穷大!

根据e=mc^2,无穷大质量的物质其能量也无穷大!也就是说,我们没有那么多能量把一个物体加速到那么大!

所以,一个有质量的物质速度不能达到光速。光也是一种物质,但其质量为0。

另外,2017年,科学家宣布发现了引力波,并且测量得到引力波的传播速度为光速,所以,爱因斯坦的《广义相对论》关于引力波的预测结果正确,万有引力确实不是超距作用(超越时间空间,瞬间相互作用),也就是说万有引力的作用也不能突破光速。

关于量子力学中的量子纠缠,是真正的超距作用了,由于单个量子波函数不可能完全测知,

所以实际上还是无法传递信息。也就是说信息暂时被认为无法超越光速。

如果考虑空间可以折叠的话,那么就是更高纬度的事情了,这样一来可以说是超越了光速,通过四维,从一个空间直接到另一个空间。

还有虫洞,虫洞是连接远距离空间的桥梁,穿过虫洞,就立即到了另一个空间,也可以说是超光速了。

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