有沒有一種物質能在真正意義上超越光速

時間 2021-09-06 04:28:31

1樓:呵呵呵上課你猜

超光速(faster-than-light, ftl或稱superluminality),即大於光在真空中傳播的速度(299792458m/s)。會成為一個討論題目,源自於相對論中於局域物體不可超過真空中光速c的推論限制,光速(真空中大約為3億米/秒,光速定義值c=299792458m/s=299792.458km/s)成為許多場合下速率的上限值。

在此之前的牛頓力學並未對超光速的速度作出限制。除非世上存在自旋超過5的粒子,不然是不可能達到的。(因為超光速超越了光速)

發現歷程

2023年7月,由於英國《自然》(nature, 2000, 406:277)雜誌發表了一篇關於「超光速」實驗的**,引起了人們對超光速到底是否存在的討論。其實對在介質中使光脈衝的群速度超過真空中光速c, 科學家們早有研究,

而nature中報道的這個實驗就是實現了這種想法。但是這並非是人們想象的那種所謂違反因果律(或者相對論)的超光速,為了說明這個問題,讓我們看一看由華人科學家王力軍所做的這個實驗。

光脈衝是由不同頻率、振幅、相位的光波組成的波包,光脈衝的每個成分的速度稱為相速度,波包峰的速度稱為群速度。在真空中二者是相同的,但是在介質中如我們所知道的存在如下的群速度與介質。

折射率的關係:

vg = c / ng , ng = n + ω(dn/dω)

顯然在一定的情況下(如反常色散很強的介質)可以出現負的群速度,此時,光脈衝在介質中傳播比真空中花的時間短,其差δt = (l/v) - (l/c)達到絕對值足夠大時就可以觀察到「超光速」現象,即「光脈衝峰值進入介質以前,在另一邊已經有脈衝峰出**」(由王力軍原文譯)。

那麼這種超光速是不是違背因果律呢?我們仔細考查王的實驗就會發現,出射光脈衝雖然是在入射脈衝峰值進入介質之前出現的,但在這之前入射脈衝的前沿早已進入介質了(如圖),因此出射脈衝可以看作是由入射脈衝前沿與介質相互作用產生的。其實王的實驗重要意義正在於實現了可觀測的負群速度的這一現象,而不是像**炒作的那樣發現了什麼「超光速」,負的群速度在這裡就不能理解為光的速度了,它也不是能量傳輸的速度。

當然,這一實驗本身就說明我們人類對光的認識又前進了一步。對這個實驗的解釋只憑折射率與群速度的關係這個公式是遠遠不夠的,這其中包含了量子干涉的效應,涉及到對光的本質的認識,揭開蒙在「超光速實驗」頭上的面紗,仍然是科學家們奮鬥的目標。

很多人在瞭解了這個實驗後就會想到能否用這種「超光速」效應來傳遞資訊,在王的實驗中,「超光速」的脈衝不能攜帶有用的資訊,因此也就無從談起資訊的超光速傳遞,同樣能量的超光速傳輸也是不行的。

與超光速實驗具有相同轟動效應的是另一種「超光速」現象quantum teleportation即量子超空間傳輸(或量子**傳態),這個奇妙的現象因其與量子資訊傳遞及量子計算機的實現有密切聯絡而引起人們的關注。所謂超空間,就是量子態的傳輸不是在我們通常的空間進行,因此就不會受光速極限的制約,瞬時地使量子態從甲地傳輸到乙地(實際上是甲地粒子的量子態資訊被提取瞬時地在乙地粒子上再現),這種量子資訊的傳遞是不需要時間的,是真正意義的超光速(也可理解為超距作用)。在量子超空間傳輸的過程中,遵循量子不可克隆定律,通過量子糾纏態使甲乙粒子發生關聯,量子態的確定通過量子測量來進行,因此當甲粒子的量子態被探測後甲乙兩粒子瞬時塌縮到各自的本徵態,這時乙粒子的態就包含了甲粒子的資訊。

這種資訊的傳遞是「超光速」的。

但是,如果一位觀測者想要馬上知道傳送的資訊是什麼,這是不可能的,因為此時粒子乙仍處於量子疊加態,對它的測量不能得到完全的資訊,我們必須知道對甲粒子採取了什麼測量,所以不得不通過現實的資訊傳送方式(如**,網路等)告訴乙地的測量者甲粒子此時的狀態。最終,我們獲得資訊的速度還是不能超過光速!量子超空間傳輸的實驗已在2023年實現了(見nature,390,575.

1997)。

以上兩個超光速的方案還只處於理論**和實驗階段,離實用還有很遠的距離,而且這兩個問題都涉及到物理學的本質,實驗現象及其解釋都在爭論之中

2樓:晚七戀

目前並沒有驗證到哪種事物是可以超越光速的。

3樓:hh哥樂園

即使空間能摺疊,那也是需要時間的。絕對的速度不可能超越光速,因為隨著速度的增加物體的質量也在增加。但是相對速度是可以超越的,比如你和一束光反向運動,以這束光做參考系你就超越了光速。

4樓:匿名使用者

目前科學家正在研究這一方面,都是基於實驗。

5樓:湯葫蘆娃娃

比光還要快的、具有虛質量和虛長度的粒子稱為「快子」。

6樓:禍起蕭牆後宮

有的,時空之力可以超越光速。

7樓:

有,時空穿越的速度是光速的許多倍。

8樓:光剩都不會了

超光速就是一種超越光速的物質。

9樓:精神伴侶海鷗

有,但是以目前的科技水平是找不到的。

10樓:高師傅

在介質中使光脈衝的群速度超過真空中光速

11樓:匿名使用者

目前來說並沒有,一切都是在理論階段。

12樓:沉思者

光是物質的一種表現形式。是一種虛在。光就看不見,我們看的只是光照亮的事物。它是為照亮別物而顯自己的。真正的大公無私!

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