1.4億光年外中子星合并,粒子速度達到了7倍光速,愛因斯坦錯了?

愛因斯坦在得出時間膨脹公式和尺縮公式后,發現任何有質量的物體在達到光速時,就會面臨 「無窮」的問題。

即時間膨脹到無窮大,空間收縮到無窮小,更為嚴重的是,物體處在光速或超過光速后,還會出現沒有現實意義的虛數。

物理是描述現實世界的學科,它不允許無窮的存在,也不允許沒有意義的虛數,所以光速就是宇宙中最快的速度,這是我們的宇宙中最牢不可破的鐵律,任何物體的運動都不可能超過真空中的光速。

但宇宙之大無奇不有

有時也會出現匪夷所思的 「超光速」現象:一對距離地球1.4億光年的中子星在合并過程中噴射了高能粒子流,這些高能粒子流的飛行速度似乎達到了光速的7倍。

2015年,美國激光干涉引力波天文台首次探測到雙黑洞合并產生的引力波事件,愛因斯坦的廣義相對論進一步得到了驗證,2017年8月,激光干涉引力波天文台和Virgo再次探測到了引力波,與上次不同的是,這次的引力波事件來自于兩個中子星的合并, 該事件被命名為GW170817 ,也正是這顆合并的中子星發出了超光速的高能粒子流。

中子星是超新星爆炸后的產物,它曾是大質量天體的坍縮核心。在宇宙數不盡的天體里,中子星的個頭簡直是一個小不點,它們的直徑平均只有20公里左右,但中子星的質量非常高,相當于把太陽壓縮進一個比城市還小的空間里。

因此它的密度非常大, 是宇宙中密度最大的天體之一。

根據NASA的測算,中子星上一勺的物質就足有40億噸重,高密度也就意味著高重力,一顆標準中子星的表面重力大約是地球的7000億倍,假如一個人在距離地表1米的位置向下跳,在掉落至地表的瞬間,他的速度能夠被加速到100萬千米/小時。

這種驚人的密度為中子星帶來了強大的引力,以至于在GW170817事件中,兩顆中子星合并到了一起。它們碰撞后瞬間就在時空結構中激起了引力波漣漪,科學家則順著這些漣漪追溯到了它的起源: 一個距離銀河系1.3億光年的遙遠星系。

黑洞的合并是不可見的,但中子星的合并卻是耀眼而絢麗的,GW170817合并事件發生后,引力波信號率先到達地球,頻率從24赫茲增加至幾百赫茲,共持續約100秒,引力波到達地球的1.7秒后,NASA的費米衛星觀測到了隨后到來的伽馬輻射閃光。

這是第一個也是迄今為止唯一一個同時檢測到引力波和電磁輻射的宇宙事件。

在全方位的跟蹤觀測中,科學家發現這對中子星合并后產生了高能粒子流,通過哈勃太空望遠鏡的觀察以及國家科學基金會的發現,科學家們拼湊出了這一事件的詳細過程,并計算出了粒子流大概的移動速度。

從哈勃望遠鏡的觀測來看, 這些噴射粒子的速度似乎達到了光速的7倍。

難道愛因斯坦的廣義相對論要被打破了嗎?

顯然目前是不太可能的,盡管部分人認為超光速確實存在,但那實際上只是一種 「超發光運動」的幻象。這種現象在宇宙中并不少見,而且多出現在那些能夠產生近光速噴流的天體事件中。

引發幻象的原因,和物質的速度以及飛行方向有關,它們的速度一般都接近光速,并且一部分面朝地球飛來,以GW170817為例,噴流本身以接近光速的速度靠近地球,后面的發出的光每次都和地球更近,和地球的距離更短,所以這些光到達地球的時間也會持續縮短。因此它們看起來似乎要比實際速度快很多。

通過一些額外的計算,科學家得出了它真正的速度: 至少是光速的99.97%,在現有的物理學體系下,這已經是非常快的速度了。

但銀河系很大,宇宙更大

假如我們以光速穿越銀河系,需要10萬年時間,假如想橫穿整個可觀測宇宙,大約需要930億年,前者利用冬眠技術或許還有可能完成整個旅程,但后者的時間跨度對人類來說幾乎是永恒。

難道人類只能被光速鎖在銀河系的一片方圓之地了嗎?

愛因斯坦在廣義相對論中不僅預言了引力波,還預言了 「蟲洞」的存在。蟲洞在科幻作品中并不陌生,比如著名科幻電影《星際穿越》中就有蟲洞的情節,蟲洞是鏈接遙遠宇宙區間的時空細管,能夠讓我們在極短的時間內跨越成百上千萬光年。

蟲洞的本質并不是超光速,而是 「抄近道」,所以光速鐵律并沒有被打破,愛因斯坦提出的許多理論都已被證實,發現蟲洞或許也只是時間問題。


用戶評論