一种特殊的天文现象，首次证明了光速是有限制的

joker · 昨天 19:53

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速度是探索宇宙的最快途径，从古至今人类都在不断的提升速度的快慢，古时候由于人类的科技不够发达，所以古人出行基本上都是依靠马车或者是步行，后来随着人类科技的发展，人类发明了先进的交通工具，比如说汽车、火车、飞机、轮船、火箭等等，这些交通工具使得人类出行变得越来越快，根据科学家的研究我们能够知道。光速是宇宙中最快的飞行速度，光速大约是每秒30万公里，以这样的速度，一秒钟能够绕地球7圈半，对于人类来说，光速已经超出了人类的认知，目前人类的飞行速度连光速的十分之一都达不到，光速能够有如此之快的速度，主要是因为光子是没有质量的。

光子是目前人类在宇宙中发现的最为神秘的物质之一，到今天，科学家对光的认知也是有限的，光到底有哪些神秘的特性？
曾经著名的物理学家爱因斯坦说过，他用了50年的时间研究光的奥秘，但是最后发现，研究出现的结果都是错误的，光的最明显的特性是它的速度，光速大约是每秒30万公里，和人类现在的火箭比起来，光速实在是太快了，而且光子在静止的时候是没有质量的，我们知道世界上除了光子之外，任何物质都是有质量的，小到一粒尘埃，大到一颗恒星，都是有质量的，但是光子静止的时候是没有质量的，这让科学家感到非常惊讶，毕竟没有质量的物质人类也是第一次发现。

如果说质量是零，那么就相当于没有，但是光速还能够存在宇宙中，这本身就是一件非常矛盾的事情，到现在为止，科学家也无法解释光子质量的奥秘，除此之外，光还有波粒二象性，根据科学家的研究我们能够知道，光是波也是一种粒子，在我们现有的认知当中，只有光是有两种性质的，它既是波也是粒子，为什么光子这么神奇？目前科学家也无法解释，而且光还能够折射，当一束光穿过水面之后，就会发生折射，光在穿过水面或者是玻璃的同时，还会有一少部分光会折射到其它地方去，但是为什么光子不能够全部折射过去呢？现在科学家也在积极的研究光子的奥秘。

我们所看见的光就是一种颜色，但其实光是由七种颜色组成的，我们的肉眼是没有办法直接看到光的颜色，必须通过特殊的工具才能够看到，我们肉眼所看见的白光是由红、橙、黄、绿、蓝、顁、紫等各种色光组成的复色光，红、橙、黄、绿等色光又叫做单色光，为什么光会有这么多种颜色？现在科学家也在研究当中，在光的这么多种特性当中，人类最好奇的还是光的速度，光速是宇宙中的最快速度，为什么光速能够有这么快呢？而且光速这么快？人类是如何计算出来的？在1676年，丹麦科学家奥勒.罗默通过一种特殊的天文现象，首次证明了光速是有限的，他利用木卫一证明了光速是有限制的，木卫一是木星的一颗天然卫星，平均直径达到了3642公里。

是木星的第四颗卫星，当年伽利略在1610年的时候，发现了这颗卫星，根据科学家的观测我们能够知道，木卫一有一种特殊的表现，那就是它会有规律地消失，过一段时间之后，它又会在另一个位置上出现，这到底是怎么回事呢？其实这是木卫一被木星遮住了，当时奥勒.罗默利用木卫一轨道阴影交替的时间，计算出了木卫一轨道周期是42小时25分钟16秒，一般情况下，天体运动的轨迹是不会发生改变的，所以这位科学家认为，木卫一应该是每隔42小时25分16秒会被木星遮住一次，后来这位科学家经过多年的研究发现，地球距离木星最远的时候，木卫一的出现的时间比地球距离木星最近的时候多了22分钟。

这位科学家认为，多出来的这22分钟就是光子从地球到木星上所用的时间，通过这个方式，这位科学家计算出光速大约是每秒21万千米，虽然说这个数值和现在人类计算出来的光速差距很大，但是能够在那个年代将光速计算出来，已经非常了不起了，后来到了1728年，科学家詹姆斯.布雷德利用光行差，计算出了光速大约是每秒29.8万公里，这个数值和现在人类计算出了的数值是一样的，虽然奥勒.罗默计算出来的光速是有误差的，但是这个特殊的天文现象也证明了光速是有限制的，是谁限制了光的速度？目前科学家也在积极研究光速的奥秘，根据爱因斯坦的理论我们能够知道，任何有质量的物体都无法超越光速，也不可能达到光速。

在狭义相对论中有一个结论，物体的质量会随着速度的增加而增加，因而在速度接近光速的时候，物体的质量也会趋向于无限大，如果想要进一步加速，那么就要消耗无穷多的能量，这显然是不可能的，因此光速是不可能被超越的，因为一旦超越光速，时间就会倒流，这样因果定律会被打乱，最典型的案例就是祖父悖论，如果一个人超光速，就会导致其时光倒流，这个人回到外祖父和外祖母结婚的那一天，然后杀死自己的外祖父，这样就不会有他的妈妈，也不会有他的存在，不过这个人怎么会在未来穿梭回来再把自己的外祖父杀死呢？这会导致整个世界的时空因果关系错乱，完全违背了因果律。

如果说我们在一辆快速行驶的火车上，这辆火车的速度是每秒100米，那么我们顺着火车前进的方向奔跑，奔跑的速度是每秒5米，如果这么计算的话，那么我们前进的速度大约是每秒105米，但是如果这辆火车以光速行驶，而我们顺着火车奔跑，通过公式计算出来，我们的速度还是光速，这也就是说光速是不可能被超越的，目前来看，光速无法超越的理论是正确的，现在科学家也在积极的研究光速的奥秘，那么光子具有波和粒子两种性质这是怎么回事呢？在1905年，爱因斯坦提出了光电效应的光量子解释，这时候人类开始意识到光波同时具有波和粒子的双重性质。

而证明光具有两种性质的实验就是双缝干涉实验，曾经著名的物理学家牛顿认为，光是一种粒子，但是惠更斯认为光是一种波，为了证明他们的观点，科学家做了一次关于光的实验，其实这个实验也是很简单的，科学家利用光源朝着挡板进行发射，然后看光子穿过挡板之后墙上面的形状，如果墙上面出现两道杠，那么就说明光是粒子，因为在光经过挡板的时候，有一部分光子会被挡住，所以光子没有办法全部打在后面的墙上，墙上会留下两道杠，如果光是一种波，那么它会在墙上留下斑马线，科学家做完第一次实验之后，发现墙上留下了两道杠。

这时候科学家认为光就是粒子，但是做第二次实验的时候，出现了神奇的现象，光在墙上出现了波纹的形状，这到底是怎么回事呢？为了看清楚光子的运动轨迹，科学家在实验中安装了一个探测器，科学家安装探测器的目的就是为了能够看清楚光子是从哪一个缝隙中穿过去的，不过科学家在观测过程中发现，干涉条纹居然消失了，难道人类的观测还会影响实验的结果？科学家认为，在这个实验没有观测者的时候，粒子处于叠加状态，这个叠加状态通过双缝的时候有一半通过A缝隙，另一半通过B缝隙，没有观测者就意味着没有人能够证明光子走了哪条缝隙，这个时候粒子就处于叠加状态。

看到的现象就是粒子的形态，但是由于粒子非常渺小，所以没有任何人能够直接观测到它，在这个实验中，只看结果的话，不在中间加以探测，人类永远都不知道粒子到底是从哪个缝隙中过去的，这会导致光子一直处于叠加状态，最终形成了干涉条纹，但是如果要使粒子的叠加状态崩塌，那么就对实验进行观测，看它是从A走还是B走，一旦看到了粒子从其中一条缝隙中走，事实就已经注定了，粒子的路径也被固定了，所以干涉条纹就消失了。这个实验告诉我们，观测者能够改变事物的最终结果，而这个实验也被称为是量子力学中的经典实验，很多人看了这个实验之后，觉得我们的世界是虚拟的。

光子确实非常神奇，不过如果按照爱因斯坦的理论，任何有质量的物体都无法达到光速，也不可能超越光速，那么人类探索宇宙基本上就没有希望了，人类从走出地球之后就一直想要知道宇宙到底有多大？现在人类的飞行速度连太阳系都没有办法飞出去，不过随着人类科技的进步，人类一定能够将飞船的速度大幅度地提升，不过如果人类无法超越光速，那么是不是人类就没有办法探索宇宙的奥秘？对于人类来说，光速大约是每秒30万公里，这个速度已经非常快了，但是对于宇宙来说，这个速度并不是很快，因为宇宙空间实在是太大了，根据科学家的研究我们能够知道，银河系的范围达到了20万光年。

比银河系大的星系是本星系群，在本星系群的外面还有室女座超星系团，比室女座超星系团更大的星系是拉尼亚克亚超星系团，目前人类能够观测到的宇宙直径达到了930亿光年，而这还不是宇宙的全部范围，宇宙到底有多大？
现在科学家也在积极的研究当中，如果按照光速来说，那么想要穿过银河系，至少需要20万年的时间，对于人类来说，20万年的时间实在是太漫长了，而且我们的宇宙还是不断的膨胀当中，在20世纪初的时候，美国物理学家埃德温.哈勃在观测星系的时候，发现星系中的光谱出现了红移现象，这个现象表明，这些星系正在远离我们，看到这个现象之后，埃德温.哈勃提出了一个大胆的猜想。

那就是我们的宇宙还在不断的膨胀当中，这个观点提出来之后，很多科学家对星系进行了观测，最后发现埃德温.哈勃的理论是对的，这个理论让人类对宇宙有了新的认知，而且也让科学家感到绝望，如果宇宙一直膨胀下去，那么我们或许永远都无法找到宇宙的边缘，而且人类真的没有办法超越光速，那么我们会被永远的困死在银河系内，科学家经过研究发现，目前宇宙中百分之97的星系都和我们失去了联系，我们看到星系都是它们之前的样子，这是因为光在宇宙中传播是有限的，所以当这些光子传播到地球上的时候，已经过去了几亿年或者是几十亿年的时间。