「快子」超光速的原因是什麼?為什麼快子可以超光速?

時間 2023-06-05 10:45:03

1樓:回憶

所說的「快子」英文是「tachyon」,據我了解這種東西是出現在弦理論裡面的,而且只是出現在玻色弦的情況。既然要說它,首先就要知道它是怎麼來的以及為什麼會有這種概念。 對玻色弦做量子化,按照相對論的質殼關係,可以看出玻色弦的基態是乙個質量純虛(不是負質量,是虛質量)的態,這說明它的動量大於能量,因此如果按照相對論的色散關係,其傳播速度大於光速。

所以從這個角度來說,它並沒有違背相對論。但是按照我們對於質量和速度的概念的定義,這樣的態並不應該理解為一種粒子。也就是說tachyon並非一種真正的粒子態,或者說它只是一種假想的粒子,並不真實存在。

這類似於我們平時說的聲子的概念,或者舊的量子理論中dirac海以中空穴的概念,都是假想粒子。

tachyon態最初的確是按照相對論質殼條件從玻色弦譜裡得到的態,但是這樣算出其傳播速度超光速又與相對論本身有出入,所以把它定義為一種粒子態是不自洽的。因此現代弦理論賦予了這樣的態全新的詮釋,即tachyon態的出現說明玻色弦的真空並不穩定,這導致它會衰變成為其它的東西。這種詮釋可以從量子力學波函式的角度來定性說明。

質量為純虛的態,其波函式中本來表示隨時間演化的相位因子會變成描述這個態的衰變行為。因此這也說明為什麼超對稱對於弦理論是很重要的,因為超對稱的存在使得tachyon態是不存在的,因此超弦的基態是穩定的。當然超對稱的存在更重要的意義是使得弦理論能夠描述費公尺子。

總的來說,弦理論裡的tachyon這種概念是早先研究玻色弦引出的一種概念。由於當時對弦理論認識的侷限,人們會把它當成一種假想的粒子態,當然今天來看這種觀點已經過時了。所以現在人們不再把tachyon態當作一種粒子,通常一提到tachyon態的存在都會理解為我們研究的系統的基態不穩定,會存在衰變。

這種概念有時也會用在現代量子場論裡面。?

2樓:抽轉組

相對論並不禁止超光速的存在,而只是禁止「超越」光速。前者指的是速度大於光速的狀態,後者指的是從亞光速加速至超光速的過程。即所謂:

亞光速的永遠亞光速,超光速的永遠超光速。真實的普通物質都是亞光速的,所以通常才說光速是自然界速度的上限。如果將快子一類物質也包括進來的話,則更普適的說法是:

光速」是一種速度的「屏障」或者「壁壘」,即普通物質:質量為實數(質量平方為正數),速度比光速低,且永遠不可向上超光速;快子類物質:質量為虛數(質量平方為負數),速度比光速快,且永遠不可向下亞光速。

為了理解這一點,可以考慮怎麼加速乙個物體。通常的做法是,增加乙個物體的能量,對應這個物體就跑得越來越快。那麼來看,有沒有可能這樣不斷加速乙個物體使其超光速。

下圖展示了「相對論中」的能量和速度的關係;橫座標是「能量/靜止能量」的比值,縱座標是「速度/光速」的比值。橫座標是「能量/靜止能量」的比值,縱座標是「速度/光速」的比值。光速恆定為。

1,圖中紅色水平虛線。通常的物質對應上圖中的藍線,亞光速(在紅線下面)。能量增加,速度也增加(符合常識)。

但是隨著速度的提高(接近紅線),速度的增加越來越困難——想提高哪怕一點點速度,都需要注入大量能量。實際上,這條藍色曲線是向上無限趨近於紅線(光速)的。即,想要加速到光速,需要注入無窮多的能量。

於是事實就是,無論注入多少能量,普通物質的速度都只能接近光速,而永遠不可超越光速。所以通常的物質永遠都是亞光速。快子類物質對應上圖中的綠線,超光速(在紅線上面)。

能量增加,速度反而在減少。但是和普通物質(藍線)正好相反,快子類物質速度的減小也是以光速為下限的。即,想要減速到光速,需要注入無窮多的能量。

於是,快子類物質的速度只能向下接近光速,而永遠不可向下越過光速變成亞光速。所以快子類物質永遠都是超光速。光速作為一條漸近線,可視為亞光速/超光速之間的一種屏障或壁壘。

最後需要指出,快子只是理論上的假想物質,至今沒有任何實驗證據。?

3樓:匿名使用者

這些難以解釋的現象有些使科學家們膽怯,生怕被不精確的測量所愚弄。可美國和西德的一些科學家經過十多年的認真觀測,積累了足夠多的資料,令人信服地證實他們的觀測是真實的。這就是說,超光速粒子在茫茫宇宙中是客觀存在的。

面對這種出乎意料的結果,眾說紛紜,各種猜測,假說應運而生。

1967年,美國哥倫比亞大學範伯格提出一種假設,即認為,在宇宙空間中存在另乙個由速度超過光速的粒子(稱之為"快子")組成的宇宙,在由這種由"快子"組成的宇宙空間中,乙個能量為零的粒子是以無窮大速度運動的,而且若它們獲得的能量越多,反而運動速度越慢,直到獲得無窮大能量後,速度才減慢到光速。這正好與我們這個宇宙中的情況相反:在我們這個宇宙中,乙個靜止物質能量最小,當它獲得能量後,就開始運動,而且獲得能量越多,運動速度就越快,直到獲得無窮大的能量後,物體速度也達到極限,即光速。

在快宇宙中(由"快子"組成的宇宙),任何情況下,乙個超光速粒子不可能比光速運動得慢,而在我們的慢宇宙中,任何情況下,乙個物體不可能比光速運動得快,由此可見,光速正是兩個宇宙的分水嶺。如果乙個"快子"在真空中執行,則它經過時必須要留下一道可以探測的光跡,雖然實驗室裡還從來沒有發現過"快子",但從數學公式的推算看,"快子"是可能存在的,所以科學家們都希望能快些捕捉到"快子"。當然,快子的存在從未有任何直接或間接證據。

總之,超光速之謎是令人神往的。?

4樓:風行大道雲中天

我不愛談學術和科技了。

我只想幫幫和我一樣可憐的人。

為什麼快子可以超光速?

5樓:婷婷生日粗卡

有質量的態。 對應圖中雙葉雙曲面。 每乙個雙葉雙曲面對應於一組具有相同質量的態。

而雙曲面的兩葉對應不同的的符號。 正lorentz變換不改變的符號, 即不會把一葉上的點變到另一葉。 這導致了正負能態之分。

無質量的態。 對應圖中的錐面。 與有質量的情形類似, 也分為不連通的兩葉(這裡除去原點, 為真空態). 因此也分為正負能態。

虛質量態。 對應於圖中的單葉雙曲面。 與前兩種情形不同,此時的符號並不保持不變。

在全動量空間的光錐之內被稱為類時空間。 如上分析, 類時空間對應有質量的態, 這些態永遠處於光錐之內, 速度永遠小於光速; 光錐上被稱為類光空間, 對應無質量的態, 這些態永遠處於光錐上, 速度永遠等於光速; 光錐外被稱為類空空間, 對應虛質量態, 這些態永遠處於光錐外, 速度大於光速。

6樓:統一論與粒子夸克

愛因斯坦的質能公式對在那裡?錯在那裡?誤導物理學那些領域?百年來全球科界精英確無人糾證!

在此提出點思路;

物理公式與質能公式本身是兩碼事。

也就是說;力學,量子力學其本質就有區別。

7樓:網友

光速不是隨隨便便就可以用到的,萬一撞到小行星或者恆星誰負責?

8樓:十里棲雲亭

光速只是三維空間的最快速度,在四維空間最低速度是光速。

9樓:高飛

有一種東西就可以超過光速那就是人的思維。

10樓:ste的

坐在電梯上走的原理不對嗎。

為什麼快子可以超光速?

11樓:小知75022是橇

相對論只是認為, 資訊傳播超越光速, 會和經驗的因果律矛盾。就是說, 如果在乙個參考係資訊超光速傳播, 在另乙個參考係會出現結果先於原因發生。接下來的邏輯就是你現在有機會改變現在的行為, 進而影響已經發生的事情, 似乎自相矛盾。

但是, 如果按照愛因斯坦過去現在未來都是並存理論, 未來既定, 不存在自由意志。那麼儘管你未卜先知, 你還是不會改變過去。如果你不找到乙個微觀定律,可以真正確認時間方向,那麼因果的先後是沒有物理意義的。

如果真的找到了超光速的方案, 也沒什麼大驚小怪, 它只違背日常經驗, 不但不違反相對論, 而且可以導向更深入的理論, 比如高維空間之類。?

12樓:沉夜孤星

我們可以斷言說,有可能存在著乙個並不違反愛因斯坦理論的快宇宙,不過,有可能存在並不一定就等於存在。 探測快宇宙的一種可能的途徑,就是要考慮到如果有乙個快子超光速通過真空而運動,那麼,在它飛過時就必定會留下一道有可能探測到的光尾跡。當然,大多數快子都飛得非常快—比光還要快幾百萬倍(正像大多數普通物體都運動得非常慢,只達到光速的幾百萬分之一那樣)。

一般的快子和它們的閃光在我們能夠發現它們之前,早就一瞬即逝了。只有那種非常罕有的高能快子,才會以慢到接近光速的速度從我們眼前飛過。既使在這種場合下,它們飛過一公里也只需要三十萬分之一秒左右的時間,所以,要發現它們也是一樁極傷腦筋的任務!

如果是這樣,快子豈不早被探測到了?他們還認為快子的速度為無窮大時質量為零?

13樓:秦漢思源

我初二,但我知道v>c時,質量會開出虛值,並非沒有,快子質量為虛,so ..

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