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宇宙为什么要限制光速,限制光速背后的玄机是什么?

2020-11-19 08:31阅读(59)

宇宙为什么要限制光速,限制光速背后的玄机是什么?如果说多重宇宙存在的话,也就是说在不同的空间存在着我们自己不同的副本。会不会存在宇宙的副本分割与复制与

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为什么人不能为所欲为呢?因为,一个人的行为会影响到他人的权益。人是社会动物,其行为举止必然会受到当地社会的法律与道德的约束。在自然界也是如此,一个有机的世界,不存在绝对独立和自由的物体。否则的话,现实的世界就成为一盘散沙了。

我们的宇宙是自然界的一部分,其是一个相对独立的封闭体系。因此,宇宙是由不可再分的最小粒子——量子构成的。普朗克常数h的存在也证明了量子的存在。因为,能量是关于粒子运动能力的度量,只有存在着最小粒子,才能够使能量具有不连续性,从而避免了紫外灾变的发生。

所以,在宇宙的内部有两种基本的存在形式,其一是离散的量子,属于能量的范畴;其二是由量子的运动所形成的封闭体系,属于物质的范畴。这就是为什么,能量与质量相对应的原因。而且,也正是因为两者共同的本质都是量子,只是它们的存在形式不同,所以能量与质量可以发生相互的转换。

于是,离散的量子构成宇宙的本底物理背景,即形成了量子空间;而作为封闭体系的物质就是基本粒子、原子和分子等,是我们认识的物理对象。因此,任何物体的运动都是相对于量子空间而言的,它们的行为受到了该空间的影响与束缚。

如果我们把量子比作人的话,那么量子空间就是人类社会,基态量子为普通大众,受到激发的量子即光子就是社会精英,基本粒子相当于家庭,原子和分子是社会团体和各级组织,而宏观物质与天体则是国家和民族。

由于光子的本质是量子,其本征参量是量纲为粒子角动量的普朗克常数h;所以,光子的本征质量和半径都是大于零的,其是宇宙中唯一的实体粒子,是构成宇宙的基石。至于其他的粒子,在本质上是量子气球。它们是由量子聚集起来的耗散结构,反而并非实体。

于是,光子和其他物体一样,其运动会受到了量子空间的束缚,从而使光子的外在能量分为动能和势能。如果没有量子空间的存在,光子的能量全部以动能的形式存在,属于经典力学的情况,此时的光速最大。然而,由于量子空间的存在,该空间将光子的部分动能压缩为相对于量子空间的势能。这就好比是人群密集的闹市,降低了我们行走的速度。

所以,光速的大小,受到了量子空间的限制。光速并不是一个神秘的自然常数,其只是一个与量子空间密度相关的普通物理参量。在宇宙膨胀之初,量子空间的密度极大,从而使光速受到了极限地压缩,其近似于零。后来,随着宇宙的膨胀,量子空间的密度逐渐降低,才逐步释放了光子的动能,使光速得到了不断地增大。

因此,目前的光速c,其具体的数值是与当前量子空间的密度相对应的。如果宇宙进一步地膨胀,则量子空间会继续降低其密度,从而逐渐地解除对光速的限制,使光速得到不断地提高。

总之,如果我们从二维的观点看问题,考虑到存在着作为物理背景的量子空间;那么,光子的行为受到约束,从而使其运动速度受到限制,就只是一个普通的物理事件,并不存在任何诡异的玄机。推而广之,这种二维的观点,不正是我们在日常的生活、学习与工作中所应该持有的吗?!

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在回答这个问题之前,我们首先要厘清一些问题:

比如限制光速中的“光速”指的只是“光”的速度,还是指这个特定的速度值(大约30万千米/秒)?

宇宙如果只是限制了“光”的速度,并没有限制别的速度,那么按照逻辑推理,别的东西的速度显然可以超过光的速度,可以达到40万千米/秒、30亿千米/秒……。但狭义相对论的质量效应公式指出:任何静质量不为0的物体的运动速度是不可能达到光在真空中的速度大小的,即299792458米/秒。

(其中m为物体的质量,m0为物体的静质量,V为物体的运动速度,C为光速。从式中可以看出,当V→C时,分母根式→0,则m→+∞。而物体质量趋向于无穷大,会使物体运动速度难以增大到光速C,因为这需要无穷大的能量才能推动,而这是不可能的。要知道宇宙如果是有限的,那么全宇宙的能量也是有限的。因而宇宙以此来阻止物体的运动速度达到光速。

由此可见,似乎“限制光速”指的是任何东西的速度不能超过299792458米/秒这个速度值的意思,而非单指“光”的传播速度,因为尽管光在真空中一直是以299792458米/秒这个速度传播的,但在别的介质中的传播速度是小于这个值的。

但反过来讲,任何东西的速度不能超过甚至达到这个值,唯独光可以达到这个速度,并且这个速度对于光来说是不变的。

换句话说,任何东西永远追不上光,任何东西的相对速度达不到光速,即使两个物体各以大于一半光速相向运动,它们的相互速度,按照伽利略速度叠加原理明明大于光速,可实际情况却并非如此,按照狭义相对论速度叠加原理可知,它们的相互速度是小于光速的。

(当u′>C/2,Ⅴ>C/2时,u<C)

由此可见,似乎限制的仍然是“光”的速度。那到底是怎样的?

下面我们正式回答一下标题的疑问,我觉得可以换个角度来看这个问题:

应该说宇宙并没有限制光速。实际情况是,光速是宇宙时空的界限,是宇宙物质脱离以时间与空间方式存在的界限。只要达到了光速,物质就可以别的方式存在(以别的方式存在不违反任何法则)。可见是光速限制了宇宙,而不是相反。

光速(这里指的是真空中的光速,即大小为299792458米/秒)看起来虽然是个常数,但它是一个对于任何参考系的“不变常数”,这就给光速赋予了耐人寻味的涵义。因为参考系之间存在相对运动,而光速大小对于每一个参考系却都是一样的。我们知道速度(包括光的速度)就是距离(空间)和时间的比值。光速不变,即这个比值不变。这反映了时空中存在特定不变的东西,应该说光速不变就是时空性质的反映。而每一个参考系就对应着一个时空,因此光速对于任意参考系也就确定不变。

往深了理解,光速也不是宇宙的速度限制

不变的不是快慢大小,而是与时空的关系。因此严格说起来,光速也不是宇宙的速度限制。假如有一个相对地球以接近光速(比如为光速的90%)运动的物体甲,如果在这个甲物体相同运动方向上还存在一个相对于甲物体以接近光速(比如也为光速的90%)的乙物体,按照上面相对论速度叠加原理,乙物体相对于地球的速度仍然小于光速C的(根据前面的公式算出具体大小为180C/181),而不是1.8C。

这个乙物体相对地球的速度显然比甲物体相对地球的速度(0.9C)要大,虽然从数字上看大不了多少,但如果从“绝对时空观”的角度看,我们都知道乙物体的速度“大小”早“超”光速了。可是宇宙时空并不是绝对的,乙物体相对于地球的速度小于光速是真实有效的,这就是时空的相对性,这个相对性可以看作是一种限制。但另一方面,在乙物体运动方向上光的运动速度相对于乙物体来讲,仍然是光速C(当然在任何方向上,光对于乙物体都是光速C)。这个意思就是,任何物体的速度不论多快,哪怕觉得是几亿倍C了(尽管是不可能的,即使把上面所说的思想实验也算上),也永远追不上光。

因此从这个意义上说,光速一点也不小,它实质上并没有限制宇宙速度。

关于多重宇宙与光速的关系问题

关于这个问题,我的理解是压根不存在多重宇宙,即平行宇宙。不过也许存在更高维的宇宙,有关这方面的讨论我在有关文章中有详述,这里不再讨论。而光速应该是脱离本维度宇宙时空的界限,可以进入更高维度或根本不以时空方式存在的宇宙。

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不管哪种问题,我们最好站在科学的角度去分析,因为科学是以事实为基础,用证据来说话。

宇宙为什么要限制光速?

“宇宙限制光速”的说法并不严谨,宇宙并没有真的限制光速。根据现代科学理论,如果光速是无限的,任何微观粒子都不可能形成,世界上将没有时间概念,没有过去和将来,只有现在此刻,宇宙万物也不能形成,包括恒星,行星,一切的一切都不会存在。

说白了,如果光速是无限的,宇宙将变得非常虚无缥缈,将失去时间概念!

所以对于我们目前的宇宙来讲,光速必须是有限的,既然是有限的,我们只需要测量光速就可以了。

测量的结果就是30万公里每秒(大约)。有人可能这样质疑:为何是30万公里每秒,不是60万公里每秒呢?

这种质疑方式其实是没有意义的。首先长度和时间单位都是人为定义的,理论上确实可以是60万公里每秒,只不过这样的话长度和时间单位就会发生变化。还有一点,如果是60万公里每秒,你又会问为何不是90万公里每秒?

光速是我们所在四维时空的基本特性,它本身并非指光的速度,而是信息能量传播的速度,是四维结构的固有属性。或许真的存在高维度空间,那里的最低速度就是光速!

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有质量物体为什么速度不能超过光速,是因为当速度到达光速时,就会把真空撕裂把光子一分为二:

光子→正中子+反中子

当物体把超出光速的能量转变为质量后,速度瞬间就可以降到光速以下。在自然界当黑洞吞噬星体物质的同时也吸收了星体的角动量后,黑洞自转就会加速,当黑洞自转线速度到达光速后,黑洞就处于临盆分娩状态,这时黑洞就变成白洞了。白洞生产后自转线速度就会瞬间降到光速以下。所以,宇宙中有质量物体的速度是无法超过光速的,到达光速时就会将多余动能转变为有质量的物体将能量锁定。

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近代物理学的发展与光速有着千丝万缕的关系,可以说是围绕着对光速的认知而发展的。在古希腊时期,哲学家们认为光的速度是无限的,一直到笛卡尔那个时代,仍然有许多人认为光速是无限的,既然这样也就不需要去测量光的速度了。

在伽利略这儿,伽利略不这么认为,他认为光速是有限的,于是他和他的助手跑到山上去做实验,助手与他分别站在相距1公里的两个山头上,各拿一个灯笼用布罩着,实验的过程很简单,伽利略先将灯笼上的布扯掉,当另一个山头上的人看到光亮时,也扯掉灯笼上的布,当伽利略看到灯光时,停止计时,用路程除以时间来计算速度,然而,由于两个山头距离近,光速太快,这个实验并没有得出来什么结果。

17世纪一位天文学家观测到了这样的现象,他发现木卫一在经过木星的阴影后出现的时间呈周期性的变化,如果光速是无限的,那么不会出现有时短有时长的情况,如果光速是有限的,那么就很好解释了,因为地球与木星之间的距离是不断变化的,那么光信号的传播所需要的时间也是不断变化的,这位叫罗默的天文学家发现了这一点。

罗默的发现受到了当时的天文台长的反对,但得到了牛顿、惠更斯、莱布尼茨的支持,没过多久,惠更斯根据罗默的这一个发现,然后结合一些数据,第一次计算出了光速的数值,大约是214300km/s,尽管与现代精确值相差很大,但这却是人类第一次认知到光速是有限的。

此后便打开了新的世界。

光速是一个定值,最快的速度是光速,其实这并不是绝对的,不能一棍子打死,因为有些说法是有前提条件的。

比如说这个“最快的速度是光速”,如果笼统的这样说显然是不太恰当的,应该说信息或能量的传播速度不能够超过光速,其它性质的速度是可以超过光速的,最常听说的就是宇宙的空间膨胀速度了,这显然是超过光速的,但这种超光速的性质并没有违背现有的物理理论。说白了,要确定这个“速度”是什么性质的“速度”,如果是能量或信息的传播速度,那没说的,肯定不会超过光速的。

宇宙为什么要限制光速?

其实,光速是一个定值很早就被物理学家们发现了,这最早可以追溯到麦克斯韦那一时期,麦克斯韦作为电磁学的集大成者,他发现了一个公式,如下图。由于等式的右边都是定值,所以等式左边的光速也应该是一个定值。

到了爱因斯坦提出相对论的时候了,爱因斯坦根据前人的经验大胆地提出了光速是恒定的这一基本假设,即无论在什么样的参考系中,光速的数值都是不会变的。

后来直到激光被制造出来之后,才较为精确地测量出光速的数值,也就是如今我们常看到的那一个。

光速为什么是信息或能量传播的最快速度?

因为相对论约束了这样的现象的发生,信息传播的速度如果超光速,那这就是反因果了,会导致收信息发生在发信息之前,这是肯定不行的,在相对论中,质量与能量是可以划等号的,由于速度变快,质量增加,当速度足够快时,想要加速这个庞大的质量是无法办到的,无限大的质量需要有无限大的能量来加速,这显然是不可能的。

科学一直在发展,未来是否会有更惊人的理论出现,就交给时间吧。

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宇宙何其大?宇宙何其远?即使是可观测的宇宙,人类目前也是难以界定的。

哪来多重宇宙?反物质宇宙?副本宇宙?这和意淫十八层地狱,有什么不同?

有数学模型?哪只是数学模型,玩玩可以。但要强加给现实的宇宙,就是伪科学!

麦克斯韦方程设定真空场的光速不变,是物理科学界最伟大的发现,没有之一!

请记住这个来自实验的【第一公式】:

c=1/√(ε?μ?)=299792458米/秒...(1)

其中,ε?是真空场介质的介电或电容率常数,μ?是真空场介质的磁导率常数。

我们如今成就辉煌的所有微电子技术所需要的所有技术设计计算细节都与麦克斯韦方程组有关,都与这个公式有关。

第一公式,是大自然的玄机,也是大自然对人类的恩赐,怎么也不会高估其意义。

请正确理解这个光速公式的物理蕴涵:

①光速只与真空场介质的两个常数有关,与其它任何因素无关,尤其与光源无关。

②光速是真空场介质特性指标之一,是电容率与磁导率两个常数的叠加常数。

③光速是描述真空场介质所固有的涌动、波动、涨落、涟漪、震荡速度的指标值。

麦克斯韦主张光也是一种电磁波,后来得以证实,故有另一伟大的【第二公式

真空光速=场波动的频率×波长,即

c=fλ...(2)

科学界也未必人人吃透这个公式。我们必须正确理解第二公式的物理意义:

① 真空场波动的频率(f),与波长(λ)成反比,频率越高,每秒波程波数越多,波数是1光秒(即299792458米)所含的波节数量。

② 真空场波动的频率(f),虽有最低能态的固有频率(f?),但主要取决于实体(波源)震荡或冲压,激发真空场的外加频率(f')。

③ 电磁波是电荷粒子切向运动生产的电磁场的波动,电磁场是真空场介质的波动。

④ 电磁波(发生机制)不是从波源发射出来的,而是真空场被波源冲压出来的。

⑤ 光子不是电子跃迁往返释放出来的,而是电子运动的挤压,由真空场表现出来的。

⑥ 引力波(发生机制)是电荷粒子,以光速自旋扰动真空场,由真空场表现出来的。

正确理解爱因斯坦的光电效应方程,也是极为关键的,可谓【第三公式

eU=?m?△v2=h△f...(3)

① 电源提供加速电功(eU),使切向运动的核外电子获得动能增量(△Ek),同时冲压电子前方的真空场,由真空场表现出辐射能增量(△Eγ)。

② 电子的切向运动动能(Ek),与电子对真空场的冲量(m?v)及其场效应频率(f)成正比。

?m?v2∝hf...(4)

?m?v2=κhc/λ...(5)

λ=2κhc/m?v2...(6)

③ 公式(6)可谓广义光电效应方程,κ是冲压系数,可令κ≈1。德布鲁伊电子物质波,其实是电子冲压真空场所激发的电磁波。

④ 光子不是光源发射的幽灵粒子,而是场介质波阵面抽象正弦波虚构的一个波节。光子半径可简单写成

r=λ/2π...(7)

真空场无处不在,在粒子内部,在粒子与粒子之间,在粒子的外空间。真空场,无论在哪里,皆以真空光速就地震荡或传播。

按丁肇中研究成果的直觉,电子半径不大于10?1?米。不管电子有多小,电子内部是无疑也是真空场,故我们有利于假定,电子以光速自旋。电子的自旋势能:

ε?=m?c2=0.511MeV...(8)

原子光谱的超精细结构,显然是原子内部的光电效应的成果,这里没有外加波源的影响。原子内部的真空场是传递电子震荡动能的必然载体。

(完)

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“光”是宇宙万千物质中一员而已,其规律法则沒有什么“玄机”,至于“空间”是否都有“光”,如果有的“空间”无“光”或“光”无速仅“沵漫”呢?

我们对“光”的认知除了速度还有光谱,限于观察工具对“光”结构认知有限。如果“光”的速度在认知其结构组成后被逆向引导结构建造的物质重组将是什么呢?显然,“光速”恒定不支持“多重宇宙”假设,也与“多重宇宙”假设无关,公共常识:所有的物质是有边界的,它们一但过界溶合必产生新结构物质,宇宙中的光走出宇宙便不再是“光”。众所周知,某些“光”在棱镜组合中是“温度”或是“火”的物质。

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宇宙从来就不曾限制光速!人类科学所认识的光速仅仅是在三维时空里的光速而已,还有四,五,六,七,八,九,十维时空里的光速均比你所以为的光速更快太多了!区别也只是正常人丝毫都不具备能力明白这些小知识罢了!

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宇宙为什么要限制光速?因为光是电磁波,光速就是电磁场速。电磁场的性质(包括引力场)是没有质量,没有惯性和没有力的作用点。场有作用范围,没有固定形状,场无限微小,具有超流动性。场的传播不需要介质,毫无摩擦阻力,超流动性在真空中扩散传播,速度是光速C,永恒不变,每秒30万千米。没有任何办法可以改变光速,什么玄机?独立性,超流动性,没有力的作用点。光在任何介质中传播速度都不变。

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根本就没什么速度限制,只是目前发现最快的是光速,也是设备技术限制而已,将来人类技术再次突破,就不知道是什么东西速度更快了。