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世界中什么速度最快的?
作者:佚名    发布于:2020-01-14 15:18   

我个人认为,世界上目前来说,最快速度是多少,我们是没办法知道的。但以目前的认知来看,速度是有相对性的,意思是说,必须挑中一个参考系,才能去计算速度。我们可以分两部分来说。

话说伽利略曾提出过这样的设想,他说如果一个人在一艘船里坐着,这船具体是匀速运动,还是静止,其实坐在里面的人是很难发现的。这就好比你坐在高铁当中,旁边也有一个高铁,这时候,无论哪个高铁动起来了,你很难区分到底是哪个高铁在运动。因此,如果我们研究一个物体的运动,其实是要考虑坐标系的。举个例子,如果一个人在小车上走动,小车也在运动,就像下图这样:

所以,其实纯粹的速度叠加是很符合我们的蓝色妖姬直觉的,很多人认为实际上就是这么回事。直到麦克斯韦出现,他提出麦克斯韦方程统一了“电”和“磁”,并且预言了电磁波的存在,而且还预言了光是一种电磁波。

这其中ε0是真空介电常数,μ是真空磁导率。什么意思呢?就是说,光速的大小不取决于坐标系,而是一个固定值,这个速度就是299,792,458m/s,我们可以粗略看成是3*10^8m/s。

为了解决光速和伽利略变换的矛盾,科学家尝试了很多办法,但都失败了。后来,爱因斯坦以伽利略变换和光速不变原理为基础假设,推导出来狭义相对论。在狭义相对论中的推导中,物质、信息,能量的极限速度是光速。

具体来说,应该是静止质量是零的物质才能达到光速,按照目前的理论模型来说,只有光子和传递强力的胶子是静止质量为零。不过,胶子由于夸克禁闭,所以我们观测不到。而光子则是光速无疑。根据狭义相对论其余有静止质量的,如果要把他们加速到光速,需要无穷大的能量,所以都无法超过光速。而狭义相对论也在被提出的100多年来,被科学家多次用实验证明,并且目前并没有发现物质,信息,能量的速度超过光速的现象。

不过,除了物质、信息、能量之外,还是可以超光速的。我们就拿宇宙空间的膨胀来说,它就可以远远超过光速。原因就是空间的膨胀是不受光速不变原理的约束的。因为它并不是物质、信息、能量。

要了解宇宙空间的膨胀,我们就得先知道空间是如何膨胀。具体来说,它是各向同性的,均匀地向各处,等比例地膨胀。假设宇宙空间是一块面包,那它的膨胀就是整体在变大,就像下图这样。

同样的膨胀速度到底多大,其实也要选取一个参考点的。不过,我们先说宇宙大爆炸初期,在第一秒内,宇宙发生了很多很多事情。其中就发生了大暴胀。说的就是,在短短的10^-33秒,宇宙经历了100次加倍,变大到原来的花草批发10^30倍。这个数量级其实我们是很难能够感受到的。我们可以做个比较,如果把大暴胀之前的宇宙空间看到是一粒沙子,那大暴胀相当于把这花卉批发里沙子放大到可观测宇宙那么大,然后再把可观测宇宙看成是一粒子沙子,再膨胀到可观测宇宙那么大,这里补充一下,可观测宇宙是930亿光年,所以,宇宙空间膨胀的速度远远超过光速。

但空间膨胀的速度不是仅仅宇宙初期时才超过光速,事实上,如果以地球为参考系,如果距离地球足够远,那超光速的现象简直不要太多。不仅如此,在距今40亿年前,宇宙不仅没有放慢膨胀的速度,相反还在加速膨胀。这种膨胀效应,就让我们看到很多星系都在远离我们,这也意味着,如果这样的现象持续下去,我们能看到的星系会越来越少。

所以,由于我们根本无法知道宇宙具体有多大,目前观测的结果,似乎宇宙又是无限大的。那么我们就找不到距离地球最远的点,也就无法知道,目前空间膨胀到底有多快,但我们最起码知道,这是远高于光速的速度。

因此,我们来总结一下,对于物质、信息、能量来说,最快的速度就是光速,而对于宇宙空间而言,最快速度目前还无法确定。除此之外,我们要知道的是,人类能观测到的并非是宇宙的全貌,我们对宇宙海知之甚少,因此是不是存在比空间膨胀还要快的现象我们也不得而知。

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