我们早就习惯了爱因斯坦狭义相对论中的“光速限制”,认为光速是宇宙中的速度极限,任何物体的速度都无法超越光速。

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其实光速并非是宇宙中的速度极限,准确来讲,光速仅仅是真空中的最快速度,如果换一个地方,离开真空环境,就会有很多物体的速度超过光速,同时也并不违反爱因斯坦的狭义相对论。

爱因斯坦的狭义相对论,确实限制了很多人关于超光速的设想,很多物理学家也因此默默接受了“光速不可超越”的事实。以至于即便是有人不经意间看到了超光速现象,也不会真的认为超光速了。

在物理学实验中,经常会出现这种现象:放射性物质在水溶液中会发光,但这种光到底是如何产生的?很少人会去追问。

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而物理学家切伦科夫拥有一颗好奇心,他对这一现象十分好奇,于是想尽各种办法研究这一现象背后的本质。

他的努力没有白费,因为他发现了“超光速”现象,并因此获得了诺贝尔物理学奖,这种现象也被称为切伦科夫辐射,那幽灵般的蓝光就是最好的见证。

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切伦科夫辐射就是放射性物质在水溶液里发出的蓝光,为什么会发出蓝光呢?

切伦科夫发现,当微观粒子在水溶液中的运动速度超过光速时,就会发光,发出蓝光。注意,这里的“光速”指的是光在水溶液里的速度,并不是真空中的速度。

也就是说,当微观粒子的速度在某种介质中的运动速度超过该介质中的光的速度时,就会出现切伦科夫辐射,发出蓝光。

直到切伦科夫提出了著名的“切伦科夫辐射”,物理学家们才意识到,他们对光速限制和狭义相对论的理解有多片面,他们才注意到所谓的“光速不能超越”,不能超越的仅仅是真空中的光速,如果换一种介质,比如说水或玻璃等,光速不再是最快速度,物体的速度是可以超越光速的。

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在狭义相对论中,如果超越了真空的速度,得到的将会是“虚时间”,似乎暗示着你能回到过去,但实际上并不能,因为回到过去会产生一系列悖论。因此,超光速是不可能发生的。

而由于物体的质量会随着速度的增加而变大,所以想通过不断地给一个物体施加力让其不断加速的方式实现超光速,也是不现实的。因为速度越快,物体的质量就越大,当物体的速度趋于光速时,意味着质量无穷大,整个宇宙的能量都不能让其再加速。

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更可怕的是,无穷大的质量意味着无限的坍缩,甚至整个宇宙都会坍缩到一起。

那么,光速如此之快,真空中速度达到每秒30万公里,科学家是如何测量不同介质中光的速度的呢?

科学家很聪明,他们有的是方法,比如说用旋转镜法测光速,早在19世纪,科学家就利用这种方法测量出了光在空气中的速度,大约为每秒29.8万公里。如科学家测量到的光在空气中的速度大约为每秒29.97万公里,两者已经相当接近了。

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而正是利用这种方式在不同的介质中测量光速,科学家们发现光的速度并不是恒定的每秒30万公里,而是在不同的介质中会发生改变,而且改变的幅度很大。

比如说,光在水里的传播速度大约只有空气中速度的四分之三,光在玻璃中的传播速度更低,只相当于空气中速度的三分之二,在钻石中的速度只有空气中速度的三分之一。

所以,光在介质中的速度很容易被超越,而一旦超过了介质中光的速度,就会发出幽幽的蓝光,也就是特殊的辐射,切伦科夫辐射。

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也就是说,如果你的速度在某个介质中超过了介质中光的速度,就会发光,此时的你就会变成“发光体”,这种有趣的现象也被称为“光爆”,与超音速形成的音爆有异曲同工之妙。

如今科学家们发现了更多的“超光速现象”,比如说把核反应堆浸泡在液态水里,就会发出幽幽的蓝光,那就是超光速最好的证据。

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而切伦科夫本人也因为那“幽幽的蓝光”获得了1958年的诺贝尔物理学奖。在切伦科夫之前,其实很多物理学家已经注意到了那个现象,注意到了那幽幽的蓝光,只不过他们没有继续追问幽幽的蓝光到底是如何产生的,更不会去想有这种超光速的方式,结果与诺贝尔物理学奖失之交臂。

其实,很多大自然法则就像那“幽幽的蓝光”那样,就在你我身边,就看我们有没有保持充分的好奇心和探索欲望。而大部分时候,我们对身边的一切现象早就习以为常了,根本不会去问为什么!