在时空通讯发表的一些谈到光速限制和光速不变的文章评论中,常常有这样的质疑:既然光速不可超越,为什么宇宙膨胀又能够超过光速几倍呢?这不是自相矛盾吗?量子纠缠和虫洞穿越不都超过光速若干倍吗,还有理论上的曲速航行也是超光速的,这不是自相矛盾吗?
其实这是大家没有弄懂光速限制真正的含义,其他超光速的现象又是怎么一回事。如果弄清楚了就会觉得这里面一点矛盾都没有,而是顺理成章很合理的事情。下面我们就来分别讨论一下光速藩篱和上述4种超光速现象都是些啥玩意。首先我们要明白,爱因斯坦狭义相对论的核心内容就是论证光速限制和光速不变的理论,里面所涉及的光速限制本身也是有限制的,那就是有静止质量的物体。光子没有静止质量,但有动质量。其属性就是光速,就是说生下来就以光速运动,不会停止,除非死亡(被吸收)。在真空中光速为299792458m/s,一般取值约30万公里/秒,是目前世界上认知的最快速度。
爱因斯坦相对论认为凡有静止质量的物体都无法达到光速,电子、质子质量虽然很小,也无法达到光速。
目前发现能够和光速并列或者可能并列的有引力波和中微子。引力波不是质量物质的传递,量子力学认为引力靠引力子传递,引力子是没有静质量的粒子,但未证实;中微子被认为是零质量或者接近零质量。这两个事物是光速运行还是无限接近光速运行还没有得到最后的证实。
有质量的物体不能达到光速是因为速度越大,动能越大,如果达到光速,其动质量就趋于无穷大,一个质子也会变得比宇宙质量还大,这就是一个悖论,是不可能实现的。同时,高速运动有尺缩钟慢效应,这个已经被无数事实所验证。最通俗完美的检验就是GPS定位系统的相对论时间膨胀效应,如果不按照相对论理论修正调校卫星上的时间,就无法得到准确的导航定位。
根据尺缩钟慢效应,在相对速度越快的坐标系里,时间相对越慢,越趋近光速,尺缩钟慢效应越明显。当物质运动达到光速时,时间将会停滞,空间距离缩小为零。
这也是一个悖论,如果一个人在光速运动飞船里,他过了100亿年,到达任何地方,也没有感觉到时间流逝,0.00001秒也没感觉到,而空间没有了。这难道不也是一个悖论?