18世纪,法国天文学家卡米伊·弗拉马利翁出版一部科幻小说《通灵术》。书中,主人公以超越光的速度,在进行宇宙时空旅行。但当爱因斯坦看到后,判定这本书满纸胡言,他认为有质量的物体不可能超越光速。
这个理论即便放到现在,以屏幕前的诸位看来,速度最快的,应该就是光速,超越光速的物体,基本不可能存在。可事实上,年,NASA的射电天文学家却观测到:宇宙中有4个致密的河外类星体射电源。
科学家发现:这些河外射电星体有时会抛出1、2对射电星云——射电子源。他们判定,这是由星云内部爆炸引起的,这些射电子源彼此高速分离;其中有50%的射电子源出现超光速运动,部分甚至可以达到光速的5-10倍。
这种射电子源,它的速度下限是光速,上限是无穷。NASA的天文学家把这种射电子源的粒子,命名为快子。但是很多人都记得,狭义相对论中,否定了物体超越光速的可能。那么,是否这一发现,将会彻底颠覆爱因斯坦的狭义相对论呢?
科学家解释道:狭义相对论中:光子、焦子,这一类没有质量的物体,它们的速度等于光速。而具备质量的物体,它们的运动速度不能超过光速。这一理论正是限制这一类,有质量的亚光速物体,它们不能达到,甚至超越光速。
众所周知,物体速度提升,需要做加速运动。在加速的过程中,需要外界不断地提供能量。当供能接近无穷大的时候,速度才会接近光速。这就说明:狭义相对论的区间,是限制了有质量的物体,从亚光速加速到光速的状态,但对于初始超高速的物体并没有做出说明。
讲到这里,可能有些人也是一头雾水,小编为大家解释一下。受限于当时创造狭义相对论的时代,人们的认知中:光速就是最快的。因此,爱因斯坦对于初始速度低于光速的物体进行了判断。但对于初始速度超过高速的物体,他并没有任何了解。
因此,如果物体初始速度超越光速,且即便运动中减少动能,其速度也不会降低到光速以下,那么它并不违反狭义相对论,与之相反,超光速的物质还是狭义相对论的一个数学推论中对称的另一面。(大于光速、小于光速)
那么,我们根据爱因斯坦的方程计算,发现这个这种物质的质量是一个虚数,质量的平方是一个负数!也就是负质量!这一次的计算,惊到了众多科学家。
年,美国物理学家范文哲,对此进行大胆的猜想。他猜想,负质量的物体(射电子源)会不会具有现实的物理意义。于是,他把这种初始速度大于光速的物体,命名为“快子”,表示它比光速还要快。
从此,理论框架搭建完成。科学家把宇宙中的物体分为三类:
1、质量是实数,平方是正数,速度小于光速,不能通过加速超过光速
2、质量是0,平方是0,速度是光速,永恒不变
3、质量是虚数,平方是负数,速度大于光速,不能减速低于光速
大家看一下这个图片,是不是感觉类似于数学中的对称,有一种十分荒诞的感觉,质量为负数的物体,竟然还会存在,并且有速度?但,在这里,我们先不谈它是否存在,先讨论它的对称性。
事实上,在科学发展的过程来看,理论的对称性是不可忽略的,对于科学发展中,还有一定的促进作用!比如:年,英国物理学家狄拉克提出的狄拉克方程。在方程中,一共有4个解。
4个解中,2个解对应了2个自旋分量。在方程中,这2个自旋分量,足以准确的描述电子的运动。这一刻,另外2个解仿佛是多余的存在,并且这2个解还对应了负能量的状态!在一般人看来,负能量状态的物质,又会有什么意义呢?
但,狄拉克相信,负能量具有现实的物理意义。所以,他大胆的预言了“反物质”的存在。在当时,很多主流科学界人士纷纷表示,这是在胡闹。结果,现如今,“反物质”的大名可谓人尽皆知了吧!
因此,虽然目前看来,“快子”理论很离谱,负能量的物质超越光速简直闻所未闻。但或许,它真的存在,只是我们还没有发现罢了。现在,我们假设一切和我们推断的情况符合,存在对称的三种速度的物质。
我们的宇宙就会存在一个负向快宇宙、一个正向慢宇宙,中间的分界线就是光速,根据对称性,两个宇宙的一切正好是相反。
我们生活在正向慢宇宙中,如果我们给物体施加能量,物体的速度会越来越快,直至达到光速。而在对面的负向快宇宙中,给物体施加能量,物体的速度会根据曲线,越来越慢,直到减速趋近于光速。
慢宇宙中,物体任何情况下都不能超越光速。快宇宙中,物体任何条件下都不能低于光速。光速是两个宇宙的分界线,两方世界和平共处,任何人也不能越界。说到这里,大家明白快子的存在了吧,这显然是揭开了另一个世界的大门!
既然有了快子,科学界对于传统的慢于光速的粒子,则被称为慢子。尽管目前,科学界对于快子理论是否存在依旧众说纷纭,大家纷纷认为,这是违反因果律的存在;但科学家对快子假说的实验从未停止。期待科学家能够早日有颠覆性的发现!大家对于快子有什么想法,欢迎在评论区留言讨论!