网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

光速真的不能超越?非也,有两种速度远超光速!

0
分享至

“光速不可超越”—— 这是爱因斯坦狭义相对论留给大众最深刻的印象之一,也是现代物理学的核心准则。我们熟知,光在真空中的速度恒定为 299792458 米 / 秒,任何有质量的物体,若想加速到光速,需要的能量会趋于无穷大,因此 “超光速” 似乎成了物理规律中的 “禁区”。



但事实并非绝对:相对论禁止的是 “真空中物质或能量的传递速度超过光速”,而在宇宙中,存在两种特殊的 “速度”,它们不仅远超光速,还完全不违背相对论的核心逻辑,甚至成为我们理解宇宙演化与量子世界的关键。

第一种远超光速的 “速度”,是宇宙膨胀的速度



1929 年,天文学家哈勃通过观测发现,远处的星系都在远离地球,且距离越远的星系,远离速度越快 —— 这一现象证明,宇宙正在不断膨胀。根据现代宇宙学的测算,宇宙的膨胀速度并非恒定,而是在 “暗能量” 的推动下加速膨胀,其 “哈勃常数” 当前的测量值约为 73 公里 /(秒・百万秒差距)(1 百万秒差距约等于 326 万光年)。这意味着,对于距离地球超过约 140 亿光年的星系,它们远离地球的速度已经超过了光速。

为何宇宙膨胀速度可以突破光速限制?关键在于,宇宙膨胀的本质是 “时空本身的膨胀”,而非星系在 “预先存在的时空” 中运动。相对论禁止的是 “物质在时空内的运动速度超过光速”,而时空本身的膨胀不受这一限制 —— 就像一块正在充气的气球,气球表面的点(类比星系)并没有 “主动运动”,而是随着气球(类比时空)的膨胀被彼此推开,它们之间的远离速度,取决于气球膨胀的整体速率,而非点自身的运动能力。



更形象地说:如果我们在气球表面画两个点,当气球膨胀时,两点间的距离会增加,且距离越远,单位时间内增加的距离越多。对于宇宙中的星系,它们就像气球表面的点,被膨胀的时空 “带着跑”,其远离速度是时空膨胀的 “累积效应”,而非星系自身在时空内的运动。因此,即使这些星系的远离速度超过光速,也不会违背相对论 —— 因为没有任何物质或能量在时空内以超光速传递,星系本身也没有 “打破” 光速限制,只是时空膨胀的结果。

这种超光速的宇宙膨胀,不仅不违背物理规律,还能解释宇宙中的诸多现象。



比如,我们能观测到的 “可观测宇宙” 半径约为 465 亿光年,远超宇宙 138 亿年的年龄乘以光速(约 138 亿光年)—— 正是因为宇宙膨胀的速度超过光速,那些早期宇宙发出的光,在传播过程中被膨胀的时空 “拉远”,最终需要更长时间才能抵达地球,才让我们能观测到比 “光速 × 宇宙年龄” 更广阔的范围。若宇宙膨胀速度不超过光速,我们的可观测宇宙范围会小得多,也无法看到如此多遥远的星系。

第二种远超光速的 “速度”,是量子纠缠的 “响应速度”



在量子力学中,两个处于 “纠缠态” 的粒子(如电子、光子),无论相隔多远,只要测量其中一个粒子的状态(如自旋方向),另一个粒子的状态会瞬间确定,仿佛两者之间存在 “超光速的通信”。比如,将一对纠缠光子分别送往地球和火星,当我们在地球测量其中一个光子的自旋为 “上” 时,火星上的另一个光子自旋会瞬间变为 “下”,这个 “响应过程” 的速度,经实验证实至少是光速的 1000 倍,甚至可能是无限快。

量子纠缠的 “超光速响应”,为何不违背相对论?核心在于,这种 “响应” 无法传递任何有用的信息或能量 —— 相对论禁止的是 “超光速传递信息或能量”,因为这会导致 “因果律被破坏”(比如让信息先于事件发生)。而量子纠缠的状态是 “随机的”:我们无法预先设定某个粒子的状态,只能在测量后得到一个随机结果,另一个粒子的状态也随之随机确定。



由于结果是随机的,我们无法通过改变一个粒子的状态,来 “控制” 另一个粒子的状态以传递信息 —— 就像两个人各持一个随机数发生器,无论相隔多远,只要一个人按下按钮得到一个随机数,另一个人也会瞬间得到对应的随机数,但两人无法通过这个过程传递 “你好”“123” 这类有意义的信息。

因此,量子纠缠的超光速 “响应”,只是量子世界 “非局域性” 的体现 —— 它说明微观粒子之间的关联,不依赖于空间距离,却无法用于超光速通信或能量传递,自然也就不违背相对论的核心限制。如今,量子纠缠的这一特性已被广泛应用于 “量子通信” 和 “量子计算” 领域:量子通信利用纠缠态的 “不可克隆性” 实现绝对安全的加密,量子计算则利用纠缠态的 “叠加性” 实现高效的并行计算,但这些应用都没有突破 “信息传递不超过光速” 的底线。

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
把工业毒废土当营养土卖,人怎么可以这么坏?

把工业毒废土当营养土卖,人怎么可以这么坏?

历史总在押韵
2025-11-01 23:56:55
古二再爆王家卫录音,被蛐蛐明星达8人,最惨的是唐嫣和金靖

古二再爆王家卫录音,被蛐蛐明星达8人,最惨的是唐嫣和金靖

小海娱计
2025-11-01 11:20:41
吴亦凡监狱近况曝光:身染重病、夜夜痛哭!网友:这下彻底完了!

吴亦凡监狱近况曝光:身染重病、夜夜痛哭!网友:这下彻底完了!

可乐谈情感
2025-11-02 03:45:56
不少广东人收到“百里挑一”短信,省统计局回应

不少广东人收到“百里挑一”短信,省统计局回应

番禺台
2025-11-02 00:08:40
广东一水库边猫咪“放生”引质疑,警方回应正调查处置

广东一水库边猫咪“放生”引质疑,警方回应正调查处置

现代快报
2025-11-02 14:33:24
爱奇艺借钱逾期一天,市民称收到“威胁”催收短信,爱奇艺:仅提供借款平台;小芽贷:会有温馨提醒短信

爱奇艺借钱逾期一天,市民称收到“威胁”催收短信,爱奇艺:仅提供借款平台;小芽贷:会有温馨提醒短信

中国能源网
2025-11-02 10:49:03
村民众筹30万元欲硬化通村路,10年间10人去世都未等来动工,街道办称尚在争取上级补助资金

村民众筹30万元欲硬化通村路,10年间10人去世都未等来动工,街道办称尚在争取上级补助资金

大风新闻
2025-11-02 10:04:07
“高中签率”新股,来了

“高中签率”新股,来了

每日经济新闻
2025-11-02 15:04:24
著名音乐人去世,今晚演唱会紧急取消!

著名音乐人去世,今晚演唱会紧急取消!

深圳晚报
2025-11-01 20:13:18
天塌了!一夜之间2家公司被立案,1家被ST,14万股东集体踩雷

天塌了!一夜之间2家公司被立案,1家被ST,14万股东集体踩雷

财经智多星
2025-11-01 08:16:00
国际奥委会:东大你再办一届奥运会!东大:2036年在台北办?

国际奥委会:东大你再办一届奥运会!东大:2036年在台北办?

议纪史
2025-11-01 22:15:03
万斯一句话,让印度裔美国人炸锅

万斯一句话,让印度裔美国人炸锅

鲁中晨报
2025-11-02 12:11:01
马英九哽咽,韩国瑜拥抱,朱立伦服气,郑丽文的漂亮起手式

马英九哽咽,韩国瑜拥抱,朱立伦服气,郑丽文的漂亮起手式

探源历史
2025-11-01 17:30:39
收手吧,群!成为今年最火网络热梗!

收手吧,群!成为今年最火网络热梗!

宏哥谈商道
2025-10-31 19:00:02
亮相香港,张怡宁官宣,正式上任,新岗位曝光,级别年薪曝光

亮相香港,张怡宁官宣,正式上任,新岗位曝光,级别年薪曝光

乐聊球
2025-11-01 15:21:05
李云迪再陷桃色风波,女主照片被扒疑似有两人视频流出

李云迪再陷桃色风波,女主照片被扒疑似有两人视频流出

挪威森林
2025-11-02 12:56:16
山姆又出事了!APP现不雅照,顾客隐私全部暴露

山姆又出事了!APP现不雅照,顾客隐私全部暴露

台州交通广播
2025-11-01 17:55:50
中国近视防控火遍全球!3大绝招让近视率暴跌52%,WHO纳入指南

中国近视防控火遍全球!3大绝招让近视率暴跌52%,WHO纳入指南

孟大夫之家1
2025-10-30 18:59:06
诺奖级突破? 破解140年难题,抗癌药成本或断崖下降

诺奖级突破? 破解140年难题,抗癌药成本或断崖下降

生命科学前沿
2025-11-01 23:08:54
徐根宝开启执教生涯谢幕战,上海U20男足6比0迎开门红,但真考验在淘汰赛

徐根宝开启执教生涯谢幕战,上海U20男足6比0迎开门红,但真考验在淘汰赛

上观新闻
2025-11-02 10:49:04
2025-11-02 17:20:49
宇宙时空 incentive-icons
宇宙时空
热衷于宇宙和时空探索
11680文章数 95658关注度
往期回顾 全部

头条要闻

小区因千万接口费欠款致600户居民3年未供暖 多方回应

头条要闻

小区因千万接口费欠款致600户居民3年未供暖 多方回应

体育要闻

这个日本人,凭啥值3.25亿美元?

娱乐要闻

陈道明被王家卫说他是阴阳同体的极品

财经要闻

段永平捐了1500万元茅台股票!本人回应

科技要闻

10月零跑突破7万辆,小鹏、蔚来超4万辆

汽车要闻

神龙汽车推出“发动机终身质保”政策

态度原创

游戏
时尚
房产
数码
本地

超冷射击爽游IGN只给5分:毫无内涵且无人问津

推广|| 每天都在穿!这件外套,轻松搞定秋冬所有搭配

房产要闻

中粮(三亚)国贸中心ITC首期自贸港政策沙龙圆满举行

数码要闻

从单塔单扇 4 热管到双塔双扇 6 热管,乔思伯推出 5 款塔式风冷

本地新闻

全网围观,到底多少人被这个野人大学生笑疯了

无障碍浏览 进入关怀版