大自然为何把宇宙极限速度限定为每秒30万公里?
创始人
2024-05-22 03:49:15
0

原标题:大自然为何把宇宙极限速度限定为每秒30万公里?

光速,每秒30万公里,准确来讲是每秒299792458米,是宇宙中的最快,任何速度都不可能超过光速。任何具有静质量的物体速度都不可能达到光速,而任何没有静质量的物体速度必须无条件以光速飞行,比如说光子,胶子等基本粒子。

这意味着,光速,其实严格来讲并不是指“光的速度”,而是任何无质量粒子的速度或者说信息的传播速度。只是因为光在我们身边无处不在,科学家一开始就把光速定义为光的速度,也算是一种习惯吧。当然,光的速度是光速,并非偶然,而是必然的。如果一开始把光速定义为引力波的速度,那么我们也会发现光的速度仍旧是“光速”!

为什么我们永远不可能达到光速?简单来讲,因为我们都有质量。万物如何获得质量的呢?因为希格斯玻色子的存在,大部分基本粒子会与希格斯玻色子发生作用获得质量,其实发生作用的过程就是减速的过程,也是获得质量的过程。

虽然科学家们知道光速不可超越,但并没有放弃尽可能创造出无限接近光速的速度,当然目的不是为了打破光速限制,而是想看看当物体的速度无限接近光速时,到底会发生什么?

实际上,科学家们正是通过这种方式发现了希格斯玻色子的存在,也证明了希格斯机制,解释了万物质量的来源。

如今,物理学家们利用大型粒子对撞机,把质子的速度加速到每秒299792455米,只比光速慢了每秒3米,已经非常接近光速了。

但那并不是人类创造的最快速度。与质子相比,电子的质量更小,只有质子质量的1836分之一。这意味着物理学家可以把电子加速到更高的速度,这个速度更进阶光速,只比真空中的光速慢了每秒3.6毫米!

但这只是凭借人类力量创造出来的速度,而人类在大自然面前太渺小了,太小儿科了。

宇宙中充满了太多超乎想象的能量来源,比如说超新星爆发,中子星碰撞,黑洞碰撞等,这些宇宙大事件创造出来的磁场比人类创造的最强磁场还要高数十亿倍,意味着人类在大型对撞机中让粒子获得的能量,与大自然中粒子获得的能量,完全不在一个数量级上。

大自然产生的高能粒子,携带的能量甚至可以达到10的19次方电子伏特。这么高的能量,粒子的速度可以达到光速甚至超光速吗?

理论上是可以的,只要给粒子提供无穷的能量。但奇怪的是,大自然似乎对物质携带的能量有限制。当粒子的能量来到5乘以10的19次方电子伏特时,大自然就会“主动干预”。具体是如何干预的呢?

我们都知道,宇宙中充满了大爆炸留下的微波辐射,而任何粒子在传播过程中,势必要穿过这些微波辐射。

微波辐射的温度非常低,只比绝对零度高了大约3度,微波辐射中每个光子的能量是非常低的,只有大约0.00023电子伏特。

但正是这些微弱的微波辐射“干预”了粒子的速度,阻止粒子速度达到光速。

任何粒子穿过微波辐射时,都有一定几率与光子发生作用,然后产生一种新的粒子。

当然,新产生的粒子不是凭空产生的,能量肯定来自原来创造它的系统里。当高能粒子的能量达到10的17次方电子伏特时,就有一定几率在与微波辐射发生碰撞产生正负电子对,只不过这样的能量损失速度非常慢,对粒子的影响并不大,粒子同样可以以该能量传播上亿年时间。

但是,如果粒子的能量继续升高,在与微波辐射碰撞时还产生一种很轻的强相互作用粒子,中性π介子,损耗135兆电子伏特的能量。

这就是被称为“GZK极限值”的能量阈值,大约为5乘以10的19次方电子伏特,达到这个能量阈值的高能粒子就会与微波辐射发生作用,产生中性π介子,损耗一定能量,让高能粒子的能量低于该能量阈值。

理论上计算,当一个质子的能量达到GZK极限,你知道质子的速度可以达到多少吗?

几乎可以算得上无限接近光速了,光速是每秒299792458米,而质子的速度可以达到每秒299792457.999...(小数点后21个9)!

我们甚至可以认为就是以光速飞行。如果这样的质子与光子赛跑,同时飞向4.2光年外的比邻星,当光子到达比邻星时,质子仅仅落后到了22微米,慢了770飞秒而已,一飞秒等于一千万亿分之一秒!

即便是飞往250万光年外的仙女座星系,然后再返回地球,质子也只是比光子慢了大约13秒!

但很可惜,那看似微不足道的差距,看似“加把劲”就能赶上的差距,实际上是永远无法逾越的鸿沟!大自然在创造宇宙时,仿佛早就“留了一手”,阻止任何具有质量的物体达到光速,更不要说超光速了!

这才是宇宙限制物体速度达到光速的根本原因所在。

我们并不知道大自然为什么要这么做,但现实就是这样。而也是因为光速限制,有人大胆提出了“虚拟世界”的观点,认为我们的宇宙就是超级文明模拟的虚拟世界,超级文明通过程序设计阻止人类超光速,目的就是为了防止速度过快,导致虚拟世界的系统加载速度变慢,甚至出现系统宕机!当然,虚拟世界的观点也只是猜想,现实中很难证实。

相关内容

敦煌市政协召开十届18次常...
8月5日,敦煌市政协召开十届18次常委会议,市政协党组书记、主席乌...
2025-08-07 06:02:31
2025年中秋国庆连休8天...
2025年的中秋节与国庆节罕见连休,从10月1日至10月8日共放假...
2025-08-07 06:01:48
夜色赶海
8月5日晚8时许,青岛石老人海水浴场沙滩上热闹非凡。不少市民趁着晚...
2025-08-07 05:59:20
原创 ...
顺治皇帝的陵墓得以保存至今,确实是多方面因素共同作用的结果,而其中...
2025-08-07 05:34:03
原创 ...
1967年的一天,开国上将许世友将军从北京参加完国庆典礼,如期回到...
2025-08-07 05:33:59
原创 ...
他是国军起义走出的将领,险些被遣散回家,55年成为开国上将 李达上...
2025-08-07 05:33:49
原创 ...
“江山代有才人出,各领风骚数百年。”历史的舞台上,权力更迭如同潮汐...
2025-08-07 05:33:38
原创 ...
晋朝在短暂实现天下大一统后,再次爆发战乱,这一次是整个汉人的浩劫。...
2025-08-07 05:33:32
原创 ...
1900年,八国联军的铁蹄踏破了中国古老的城墙,京城在战火中被掠夺...
2025-08-07 05:33:04

热门资讯

曼联旧将瓦伦西亚遇球迷跳桥轻生... 前厄瓜多尔国家队队长、曼联球星安东尼奥-瓦伦西亚近日在社交媒体上分享了一段深刻且令人动容的经历。他透...
看!南昌这些动物们如何花式“避... 三伏天的热浪席卷而来,南昌动物园为动物们启动了清凉消暑模式。8月4日上午,记者走进南昌动物园,探寻动...
高温津贴如何贴心发放 7月31日,郑州市金柳南路一棚户区改造项目,建筑工人走出工地。本报记者 王向前 摄 7月23日,正...
阿里巴巴联合多所高校突破性研究... 想象一下,你是一位医生,面对一个生病的病人。传统的治疗方式是直接开药,希望药到病除。但是,如果你在开...
马铃薯“身世之谜”如何被解开? 马铃薯是全球第三大主粮作物,它是如何起源的呢?没有人能想到,约900万年前,一场远古的基因“联姻”会...
传统农业如何破局?巴渝农业经理... 当农产品遭遇同质化竞争,如何跳出价格战泥潭?技术创新能否打通堵点? 8月5日,带着这些关乎农业未来的...
现场实拍红军16岁小将恩古莫哈... 现场实拍红军16岁小将恩古莫哈一条龙推射建功
友谊赛-16岁小将一条龙维尔茨... 友谊赛-16岁小将一条龙维尔茨破门 利物浦3-1横滨水手
没看够!利物浦vs横滨比赛结束... 没看够!利物浦vs横滨比赛结束后球迷久久不愿离场
从5台无人车追加到35台无人车... 近日,有媒体探访了浙江余杭瓶窑的一家共配中心。探访后记者表示,“虽然我从2019年开始看过各家公司、...