宇宙为什么要限制光速,这背后有什么玄机?

科学大妙想 2020-04-13 22:23:04

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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评论列表

狂歌空度日

狂歌空度日

13
2020-04-17 18:51

为什么宇宙要限制地球大小,为什么宇宙要限制人类寿命,为什么限制固体不能自由流动,为什么限制元素数量等等,小编的文章思路又找到方向,从此稿费不断迎娶白富美走上人生巅峰!

东兴girl 回复 04-18 00:03
这个必须给你点赞!

御弟哥哥~

御弟哥哥~

7
2020-04-18 08:02

就像系统的刷新速度,网速之类的。可能我们的宇宙配置不高吧[笑着哭]

杨1

杨1

5
2020-04-14 20:29

就算光速提高万倍,你还会说光速受到了限制。

所见眼红

所见眼红

5
2020-04-18 22:14

这个世界之所以有光是因为我们有眼睛👀

c1425

c1425

5
2020-04-18 18:04

改变的是时间的变量,而我们在时间里面。时间变量又和能量密度有关。

c1425 回复 04-18 18:10
似乎开启了一个新世界的门,终归要生活。

湖 心

湖 心

4
2020-04-18 11:05

因为光再跑不快了,小编吹牛说他限的速。

星河

星河

4
2020-04-18 11:52

标题逻辑错误

A石金锋

A石金锋

4
2020-04-18 19:16

也就是说超过光速会看到未来

UC网友11xxxx5385

UC网友11xxxx5385

4
2020-04-18 22:29

我搬砖这么轻松,包工头为什么却每天给我150元?

某C用户66XXXX658

某C用户66XXXX658

4
2020-04-19 02:37

能量无限大温度无限高速度无限快质量无限小

银と幽の詩

银と幽の詩

3
2020-04-19 00:24

能不能别尬吹爱因斯坦啊 光速不变是从麦克斯韦方程组自然的出来的 是光速不变才有了爱因斯坦相对论的现象 不是因为相对论那些现象才得出光速限制 你这属于本末倒置

说不得议不得

说不得议不得

3
2020-04-18 23:03

中国的科学翻译害死人。“相对论约束了这样的现象的发生”。相对旕只是阐述,无法限制。小编不行。

青门老妖

青门老妖

3
2020-04-19 00:14

没看到什么让人眼前一亮的东西。光的本质是电磁波,现在电磁作用,弱互作用,强互作用,已经被统一,所以与其说宇宙限制了光速不如说是限制了这个统一场或者说规范场的建立速度,而且科学家一直想要将万有引力也纳入这个统一场里,有个很有意思的点是,引力波的传播速度也是光速。如果真的有一天万有引力也被纳入统一场,那么与其说宇宙限制了光速,不如说宇宙限制了这个最基本的相互作用的传播速度,而限制光速,只是其中的一种表现形式。

就爱曾轶可

就爱曾轶可

2
2020-04-19 00:00

相对论阻碍了科学进步[得瑟]

UC网友21xxxx3770

UC网友21xxxx3770

1
2020-04-18 21:56

小编要是能解释就不用当小编了。

寒峰TST

寒峰TST

2020-04-19 01:17

我只知道我的钱正在超光速的远离我[得瑟]

科学大妙想

科学大妙想

在科学的海洋中扬帆起航