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1秒钟288万公里!类星体的超光速现象如何解释,相对论面临挑战?

2020-11-20 43 11/20

类星体的辐射源分离,速度超越了光速。但是它并没有传递信息,相对论也没有被它挑战。

作为科学界公认的,比肩牛顿的物理学家,爱因斯坦身上有着太多的光环。其代表性成就之一的相对论,更是成为现代物理学的两大支柱之一。在26岁的时候,爱因斯坦就联立求解了麦克斯韦方程组,得出了光速不变原理,这也是狭义相对论的基本出发点。

爱因斯坦

证明过程自然是非常严谨的,也得到了众多物理学家的赞同。时至今日,有点科学素养的人都知道光速不可超越,不然相对论就要改写。

科学家也是这么想的,因为光速实在是太快了,一秒钟30万公里,人类制造出来的所有探测器在光速面前都不够看。那么,宇宙中真的就没有超越光速的速度了吗?

神秘的类星体

1960年,美国天文学家艾伦·桑德奇找到了第一颗类星体,代号3C48。当时他发现了类星体的光谱类型非常奇怪,而且亮度非常高。1963年,天文学家马丁·施密特也发现了一颗类星体,代号3C273,他发现了该天体有着非常大的红移。

类星体非常明亮

这只是开始,科学家在之后发现了一个让他们瞪大眼睛的现象:类星体的辐射源分离,速度超越了光速!1秒钟288万公里,是光速的9.6倍!

严格来说,类星体不同于任何一个已知的天体,它们释放出来的能量可以和一个中等规模的星系相比,银河系内所有恒星加起来也比不过它。大多数类星体,内部还有个神秘的“核心”,类星体的能量都是它释放出来的。有说法认为这个“核心”是个黑洞,吞噬周围物质的同时,也在释放出辐射能量。

类星体有个神秘的核心

距离地球约5500万光年的室女座,里面就有一颗类星体。科学家借助太空望远镜发现,其内部有两个巨型辐射源,当我们观测到它的时候,两个辐射源不知为何,恰好处于分离的过程中。科学家建立了数学模型,去分析两个辐射源分离的速度,结果就得出了超越光速的结论。1秒钟288万公里,超越了光速。

为什么会超越光速

类星体的发现,是上世纪中期天文学领域的重大发现之一。当科学家知道了类星体辐射源分离速度超越了光速后,便一直在思索这是为什么?光速不可超越早已成为科学家们的共识,普朗克、玻尔和泡利等科学家都表示支持这一理论,那类星体辐射源的分离速度到底该怎么解释?

光速

先说结论,这一现象属于特殊的“视超光速运动”,不是真正意义上的超光速运动。举一个通俗易懂的例子,一些城市在举办活动的时候,会在晚上使用大型聚光灯,可以看作是一个光源。当光线照射到天空时,由于云朵的阻挡,部分光线会在云层上形成一个光斑。

这时候我们在地面上稍微移动一下聚光灯,云层之上的光斑就会大幅度的移动,而且云层的高度越高,光斑的移动速度也就越快。理论上来说,光斑的移动速度是可以达到光速,甚至超越光速的。

城市的聚光灯

类星体内部的“核心”,同样可以看作是一个“光源”,它经常会释放出高能粒子流。而类星体周围还有一些气体和尘埃等物质聚合在一起,就像是黑洞外围的吸积盘。高能粒子流一冲击,就容易激发辐射,形成辐射源。

假设类星体核心在同一时刻释放出两个方向相反的高能粒子流,就会形成两个辐射源,这时候,只要类星体的核心稍微移动一下,它们的相对移动速度会突然加速,接近光速甚至超越光速都是可以达到的。这么一来,类星体的超光速现象就有了解释。

类星体的超光速现象无意义

而且还不违背光速不可超越的规则,因为它不传递任何有意义、有价值的信息。真正意义上的超光速,是需要传递一些信息的。

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