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光速如龟|无限杂思

时间:2021-01-05

作者:刘洪波(湖北仙桃人。长江日报评论员,高级记者。)

有什么东西比光更快吗?似乎只有脑子,脑子想到太阳1秒都不用,光从太阳到地球得要8分钟。但这不算,脑子想到哪里是哪里,可能靠脑电反应,从一个突触到另一个突触,制造“想法”的过程并不比光速快,只是“想法”里面的东西来无影去无踪的。

光速不可超越,已是常识。在任何条件下,光速恒定不变。日常情况下,当我们坐在一辆车上向前扔球,石头的速度等于车速加上扔球的速度。但光不是这样,假如你打开一只手电筒,无论你是慢慢走,还是坐在火箭上,测到的光速都是每小时30万公里,哪怕坐在每秒20万公里的火箭上,也不能让你追上三分之二的光速。这才有相对论所说的钟慢效应,当你用每秒20万公里的速度前进时,尽管你毫无察觉,但实际上你的钟会变慢,高速运动的物体时间变慢,达到光速,钟就停了下来,当然这永远不会发生。

常识可能真的就是用来被打破的。超过光速的现象,有人认为已经被发现了,例如量子纠缠。理论上,两个距离遥远的量子能出现完全相关的表现,爱因斯坦称之为“远距离的幽灵动作”(这是真正的超距作用,过去人们曾为万有引力的超距作用困扰,现在知道引力波的传递接近光速)。实验中,墨子号卫星2017年6月16日实现了两个光量子相距超过1200公里继续保持量子纠缠。量子纠缠比光能快多少呢,说法不统一,慢则有数倍,快则上万倍。

是什么使相隔遥远的量子以远高于光速的瞬时作用产生同样动作,解释是,这只存在于量子系统中,所谓量子纠缠就是几个粒子彼此相互作用后,各个粒子所拥有的特性已综合成为整体性质,而单独粒子的性质已无法描述。换言之,量子纠缠其实不属于超光速运动,只是同一系统内两个粒子的性质保持相同而已,因此你不可能在两个粒子间以超光速去传输信息或者物质。

量子纠缠的超距作用不算超光速,不时就闹出点动静来的“超光速粒子”实验也最终未被证实,但还有一种超光速运动则基本未受怀疑,那就是宇宙暴涨的速度。按照大爆炸理论,在大爆炸发生的极短时期,宇宙膨胀的速度远远快过光速。太阳有50亿年的历史,它发出的光走了多远呢?科学家认为它发出的光已到达了70亿光年的位置,因为宇宙是在膨胀的,会把太阳光运送到更远的地方。宇宙的历史为138亿年,人类可观测的宇宙半径达到了460亿光年。

宇宙在138亿年的时间里,走了光要花460亿年走的路,宇宙暴涨的速度,超过了光速。在可观测宇宙之外,宇宙是否仍然延伸呢?那里宇宙的暴涨速度又是怎样?任意选取一个星球作参考系,宇宙空间大部分的退行速度快于光速。有人描述,经过若干亿年,星系将散开,沉入不可观测之处,整个天空完全黑暗,就连微波背景辐射也将消失。仅凭观测,那时的人们将无法获取宇宙曾经星云密布、繁星满天的信息,也无从获取宇宙大爆炸发生过的证据。

当爱因斯坦说光速恒定时,既把光推到了时间的极致,也把光塑造成了一个囚笼,人类就此被囚禁在地球上。没有任何东西可以快过光,浩瀚星空,人生几何,全部人类史也不过几十万年时间,在人类还得以成为人类而没有被演化成新物种或被新物种取而代之的期限内,能够向宇宙走出的距离是极为有限的,而以宇宙之大,它却离去得比光速还快,那些远去的星空,就永远离去了,某种程度上说,它们也不再属于人类的宇宙。

比光更快的,还有黑洞引力产生的运动,黑洞可以把一切吸收进去,哪怕光也来不及逃脱出来。这一点,使人们在时间旅行幻想中,都对黑洞满怀恐惧,而要另外假设宇宙因时空弯曲产生“虫洞”,可供任意去回。但这到底是人们在时间困境中所求的一种安慰,还是宇宙中真的会产生虫洞,实在难以说清楚,至少到现在为止,虫洞只是一个数学计算,而从来没有被发现。

古人靠神话解释宇宙,现代科学寻求对宇宙的本源解释。人们认为,大爆炸诞生了时间和空间,在此之前呢,科学家说,这类似于问北极的北面是什么,大爆炸是时间和空间的开始,也就是在此之前什么都没有,无所谓时间和空间。但这其实也很像是上帝创造世界,上帝创造之前,什么都没有,没有人,也没有天和地,没有光和时间。哲学上,这总是有令人难以满意的地方。我们为什么相信大爆炸之前什么都没有,爆炸的奇点是外无一物,还是存身于“前宇宙”的时空?也确有人认为,大爆炸抹除了宇宙的真相,抹除了宇宙前身的信息。是啊,为什么不可以这么认为呢?既然我们想象数十亿年后,星空将会完全黑暗,以至于那时的科学家无法得出曾有过大爆炸的结论,为什么就不能想象现在这个宇宙掩盖了前世宇宙的真相?

相对于宇宙的广袤,光速只是龟速。只要想想即使以光的速度行进,都需要930亿年才能够穿过宇宙,而目前人类速度在光面前还不如蚂蚁相比于人。即使最为大胆的设想,以想象的“曲率技术引擎”飞行,从而达到数十倍光速,要到达可观测宇宙的边缘去看看“天外有天”,那一天人类物种是否还存在,恐怕都是问题。以宇宙之大,我们或许已被困在有限的区域。空间上,那些飞出可观测范围的宇宙,永远看不到;时间上,以人类的物种史衡量,即使可观测宇宙的范围也绝大部分可望而不可及。

人类的宇宙见识其实比完成环球航行前对地球的了解还少得多。现代科学虽然进展惊人,但从伽利略算起也才400来年,以如此有限的时间和见识,说宇宙的事情可能连管窥蠡测都算不上。人类需要认识自己的伟大,以及渺小。

【编辑:张靖】

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