狭义相对论告诉我们:对于所有观察者来说,有一个不变的速度,我们称之为光在真空中的速度。
这种说法严格遵循以下数学结果:
泛函分析,近世代数,拓扑学是现代数学三大热门分支。
要使物体平稳地加速到光速或超过光速是不可能的。首先,这需要无限的能量。其次,它也拥有拓扑学不可能性:时空的本质是 “光锥内部”(慢于光轨迹)和“光锥外部”(快于光轨迹)的不可交换。
几何拓扑学。
不存在以光速运动的观察者参考系。如果存在,那反而是自相矛盾的。观察者相对于自己总是处于静止状态。但是根据这个理论的基本假设,他自己的速度,即光速,对于包括他自己在内的所有观察者来说都是一样的。所以他会同时看到自己是静止的并以光速移动。
同理,也不存在比光速更快的参考系。对一个观察者来说比光快的东西,对所有观察者来说都比光快。因此,一个超光速的观察者会同时发现自己处于静止状态并且比光速移动得更快,这是一个矛盾的说法。
光速并非宇宙的最快速度。
然而,该理论并不否认有超光速粒子的存在。这种假设的粒子的名字叫“快子”。关于“快子”,有两个问题值得注意。首先,如果“快子”真的存在,那么超光速收发机就可以巧妙地破坏我们熟知的因果性,也就是说,它能够穿越时空向过去发消息。第二,“快子”的存在导致宇宙不稳定,当“快子”加速到无限大时,它可以失去任意数量的能量。例如,在对称破缺之前存在的所谓的希格斯双重场,在本质上是超光速的,也是不稳定的。这种不稳定性导致对称性的破缺:结果是,相对于由此产生的真空和场的新结构,“快子”不再存在。
超光速会怎样?超光速如何被发现?
也就是说,即使在没有“快子”的情况下,也有一些“东西”可以比光更快。然而这些东西既没有能量也没有动量,甚至没有任何信息。以一个思维实验为例,想象你将一个非常强大的激光指示器对向月球。假设它足够强大,强大到你可以看到它的光,并且它的光束紧密到让你可以看到它在月球表面的清晰红点。现在以每秒几百次的速度来回移动激光指示器,几秒后,红点也会开始来回移动……当你测量它在月球表面的移动速度时,你将发现它已超过光速。可惜的是,没有月球居民能以任何方式改变红点,以凭借它的超光速向另一个月球居民发送信息。
月球表面高清三维地图。
光是电磁光谱中某一部分的电磁辐射。这个词通常指可见光,即人眼可见的光谱,负责视觉。可见光通常被定义为波长在400-700纳米或4.00×10^7至7.00×10^7 米范围内,在红外线(波长较长)和紫外线(波长较短)之间。这个波长大约是在430-750太赫兹的频率范围内。
可见光谱。
相关知识
光速,指光在真空中的速率,是一个物理常数,一般记作c,精确值为299792458m/s(有时会取为3.00×10^8 m/s)。这一数值之所以是精确值,是因为米的定义本身就是基于光速和国际时间标准,任何对光速更精确的测定,都不会改变光速的精确值,相反地,将会使得人们对一米和一秒的定义更为精确。
图解 : 光从离开太阳表面算起,需大约8分17秒就能到达地球。
根据狭义相对论,光速是宇宙中所有的物质运动、信息传播的速度上限,也是所有无质量粒子及对应的场波动在真空中运行的速度。这一速度独立于射源运动以及观测者所身处的惯性参考系。