超越光速的兩大現象：量子糾纏和宇宙膨脹是如何做到的？

首頁

2023/09/04 檢舉

光速是宇宙中所有物質運動的極限，也是時間和空間的基本尺度。愛因斯坦的相對論告訴我們，光速不變并且無法被超越，這是一個普遍的定律。然而，科學家們卻發現了兩種神奇的現象，它們似乎可以違反這個定律，那就是量子糾纏和宇宙膨脹。這兩種現象都涉及到超光速的效應，那麼它們是如何做到的呢？它們又意味著什麼呢？本文將為你揭開這個謎團。

為什麼有靜止質量的物體永遠達不到光速
光速是指在真空中，光的速度是恒定的，約為30萬公里每秒。1905年，愛因斯坦提出了狹義相對論，認為光速不變并且無法被超越。他基于兩個假設：一是物理定律在所有慣性系中都相同；二是真空中的光速對于所有慣性系都相同。基于這兩個假設，他推導出了一系列令人震驚的結論，比如時間的相對性、長度的收縮、質量的增加、質能方程式等。其中關于不能超光速的描述如下：有靜止質量的物體永遠達不到光速，理論上只能無限接近于光速；沒有靜止質量的物體只能以光速運動；如果有什麼東西能夠超過光速，那麼就會出現因果律被顛倒的悖論。

為什麼光速無法被超越呢？答案就在質能方程式里。該方程表明能量等于物體質量乘于光速的平方。這代表著物質的質量越大，則其蘊含的能量越大。例如，一個運動的物體相對于靜止狀態，由于它附加了動能，根據上述方程式，其質量是大于相對靜止時質量的。我們是否可以將一個物體加速到超越光速的狀態呢？答案是否定的，事實上，想把一個物體加速到光速，需要的能量將會是無窮大，而宇宙中不存在可以提供無限大的能量的物質，因此不可能把一個物體加速到光速。而且，在接近光速時，物體會變得非常重，并且時間會變得非常慢。這些效應使得加速變得非常困難。所以我們說，在空間中運動的物質和信息都不能超過光速。

量子糾纏是否違背光速不可超越

量子糾纏是一種奇特的現象，它表明兩個或多個量子系統之間可以存在一種非常強的聯系，即使它們相距很遠，也可以同時影響彼此的狀態。量子糾纏最早由愛因斯坦、波多爾斯基和羅森提出，他們認為這是一種不可能的現象，因為它違反了相對論中的因果律和局域性原理。他們把這種現象稱為「鬼魅般的超距作用」，并試圖用隱變量理論來解釋它。然而，後來的實驗表明，量子糾纏確實存在，并且沒有任何隱變量可以解釋它。量子糾纏被認為是量子力學中最奇妙也最難以理解的現象之一。

文章未完，點擊下一頁繼續