光速也能被超越？探秘令人稱奇的“光爆”現象

自從愛因斯坦的狹義相對論問世，光速就成為物理界一個非常重要的常數，即c=299792458m/s。也就是說光速約為每秒鐘運行30萬公里。

愛因斯坦認為，這個世界沒有任何物體，包括微觀和宏觀的物體運動能夠達到光速，更不可能超越光速。因此，光速就成為了物理學許多公式的重要參數，并由此得出許多著名的定律，如質能方程E=mc2，這里的E表示能量，m表示質量，c代表光速。

也就是說，能量和質量是等價的，且可以相互轉換，一個物體的質量乘以光速的平方就是這個物體所蘊含的能量。

愛因斯坦還從光速限制中，得到了速度的質增效應和速度的時間膨脹效應，就是說，在運動中速度越快質增效應越明顯，扭曲的時空會讓時間流逝越慢，達到光速動量會變得無窮大，時間停滯。

從而鎖死了我們世界的運動速度，任何物體的運動都不可能達到光速，更不可能超過光速。

這個定律有兩個公式來表示，即質增效應公式：M=m/√[1-（v/c）^2]，其中M為物質的運動質量，m為物質的靜質量，v為運動速度，c為光速；速度的時間膨脹效應公式：t’=t√(1-2GM/rc^2)，其中t’為引力時間膨脹效應值，t為低引力慣性系觀測者時間流逝值，G為引力常數，M為天體質量，r為天體半徑，c為光速。

以上說的這些都說明了一個問題，在我們這個世界，光速就是天花板，沒有物體運動能夠突破，哪怕一個粒子、幾乎沒有質量的中微子也不能例外，否則就會導致動量無限大，宇宙崩潰；時間停滯，一切都停滯。

這就是所謂的光速藩籬。既然如此，為啥我們?？吹骄W絡上介紹的“光爆”現象，也就是超光速產生的現象呢？

我們知道，音爆是一個物體以超過聲音的速度運動時產生的沖擊波，是由于超音速物體產生的音波速度無法快到足以離開物體，波被“堆積”起來而形成的一個震波波前，又叫轟聲。而所謂光爆，則是物體運動超過光速時產生的振波。

既然光速是我們世界運動速度的極限，任何有靜止質量的物體都無法達到光速，更無法超越，為何又會有超光速現象發(fā)生呢？

這是因為所謂光速極限，是指真空光速，也就是說，光速c=299792458m/s這個常數，是指光在無介質的真空中的運動速度，而光在不同介質中，會有所放慢。如在空氣中約為1c，在冰中約為0.77c，水中運動約為0.75c，酒精中約為0.73c，玻璃中約為0.67c。

因此，任何物質在無介質的真空中是無法達到光速，更不可能超過光速，但在介質中就有可能超過光速了。當然，這些在介質中超過光速的所謂物質只能是微觀粒子，如中微子只有極其輕微的質量，幾乎沒有電磁力作用力，其運動速度接近光速，這樣，在水、冰、玻璃等介質中，速度肯定就超過光速了。

中微子由于不帶電，不會與物質發(fā)生作用，因此，雖然任何一個指甲蓋大小的物體，每秒鐘都有數萬億個中微子穿過，卻幾乎不會留下一絲痕跡。但這些中微子幾天中也會有一兩個特殊個體，碰撞到物質的原子核，超高速碰撞會將原子核撞碎，產生所謂亞原子“彈片”，以略低于光速的速度從碰撞點散射開來，這些“彈片”的速度就超越了光速，由此產生了“光爆”現象。

科學家們?yōu)榱瞬蹲降竭@些中微子，在南極建造了冰立方中微子天文臺，這種天文臺并不像典型天文臺那樣，運用大口徑望遠鏡觀察太空，而是在1.6公里的冰層深處設置了5000多個垂直懸掛的傳感器，來捕捉中微子撞擊原子核后發(fā)生的閃光，從而確定這些中微子來自何方。

“光爆”又被稱為切倫科夫輻射，是一種以短波為主的電磁輻射，主要表現為藍色閃光，這種現象由前蘇聯物理學家帕威爾·阿列克謝耶維奇·契倫科夫于1934年發(fā)現，因此以他的名字命名。

契倫科夫輻射類似超音速飛行引起的音爆現象，即當一個帶電粒子以超過介質光速的速度運動時，就會在介質中產生一個錐形電磁波，其特征是藍色輝光，這就是光爆。這個錐形電磁波的錐角可以用公式cosθ=nvc來計算。

其中c為真空光速值，n是介質的折射率，v是帶電粒子的運動速度。從公式中可以看出，當v值大于c/n時，才能產生光爆。如在水中的n值約等于1.33，可以計算出電子v為0.75c時的錐角約為49°。

在實踐中，并非只有中微子碰撞的亞原子碎片在介質中速度可以超過光速，還有許多粒子運動速度能夠在水、冰等介質中超過光速，如原子核反應的輻射現象、通過粒子加速器加速的粒子、宇宙射線等等。

因此，我們要嚴格的定義光速極限、光速恒定的常數c=299792458m/s是專指真空光速，真空光速才是所謂的極限速度。任何物體都無法達到真空光速還有一個限定，就是有靜止質量的物體，哪怕這個質量極其輕微，無限接近零，如中微子。

而所謂光爆的超光速現象，并沒有違反愛因斯坦光速極限理論，真空光速目前依然是宇宙中運動速度無法突破的天花板。

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