爱因斯坦拓展了人类知识的视野,同时也对所有有质量的物体制造了严重的物理限制。他发明了一个公式,其中包含以下内容:
m₀-静止物体的质量,m-运动中的质量,v物体的速度,c-真空中的光速常数等于= 300000千米/秒
任何有质量的物体在真空中的传播速度都不能超过光速
随着物体速度的增加,质量也随之增加。正如我们可以看到的“v”等于或超过参数" C "在分母中,我们得到0或负数的平方根。因此,这个等式对于真实物体失去了意义。
光子本质上是光的组成粒子,能够以300000千米/秒的已知速度运动,因为它们没有质量。事实上,它们甚至不用加速,它们以恒定的速度出生。虽然物质是不能超光速运行的,但是这可不包括人们在作弊的情况下...
但我们可以让光慢下来
如何超越比你跑的快的人?没错,你跑不过他,但你可以让他慢下来。如何用光子做到这一点?爱因斯坦所说的不能超光速限制的关键词是“真空”。
从更广泛的物理意义上说,光不仅是粒子(光子)的有序运动,也是电磁波,它服从这样一个有趣的定律折射。你可以在空气和水的边界观察这条法则的效果。在密度高于空气或透明介质中(如水或玻璃),光会变慢。
折射率玻璃的相速度等于1.49,这意味着光在这种介质中的相速度要小1.49倍。钻石的折射率为2.42,即钻石内部的光速降低了近2.5倍!在钻石中光速是最慢的。在这里,其他基本粒子有机会超越光子。
电子是怎样跑赢光子的
电子可以在有液体冷却系统的核反应堆中“使用”这个技巧(作弊)。在热核反应内部,在一开始,我们的参与者有以下指标:光子速度等于它在真空中的通常值——“c”,电子速度接近光速,为0.89-0.91c。但当这两种粒子都落入液体中时,光子的速度降低了30-40%,而电子继续无损耗地运动,不受折射的影响。
在液体中,快速电子超过碰撞后释放的光子。因此,光波在电子后面移动。
想象一下,在水和空气的边界上,光子(我们的第一个跑者)被绊了一跤,而我们的第二个参与者(电子)继续穿过观众(其他基本粒子)跑得更远。电子接触并把它们推开,作为回应,基本粒子愤怒地开始发射其他光子,这些光子也比我们的电子冠军慢,因为它们在液体中。
瓦维洛夫——切伦科夫辐射
在这个过程中,电子冠军移动的液体开始发出特定的蓝光或绿光。这种辉光不是核反应,而是自由电子(离开核反应)对邻近介质中分子的直接影响。这种效应被称为瓦维洛夫——切伦科夫辐射。与真空中的辐射相反,在这种情况下,光子被留在快速电子后面。
1905年,爱因斯坦介绍了狭义相对论,瓦维洛夫-切伦科夫辐射直到1937年才被理论证明。32年后,人们在如此苛刻的限制中发现了电子可以跑过光子。为什么我提到这些日期?即使过了几十年,从根本上改变游戏规则,这样的发现可以开辟新的途径来推进令人难以置信的研究发现,这将使人类能够征服空间和时间。