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超光速为什么不可行？ 为什么不能超光速

光速为什么是光速 ， 为什么比光速快不可行？
光究竟是什么？
灵遁者
我在《变》和《见微知著》里介绍过很多关于光的文章 ， 但还是有读者觉得不够 ， 内容和完整性都远远不够 。我自己也这么认为 。一本书的完成只代表现在的思想 ， 不代表永远 。我说过 ， 最伟大的人类远未诞生 ， 最伟大的作品或书籍也是如此 。我的科普三部曲肯定有很多谬误 ， 肯定有很多点需要补充 ， 所以我会不断完善 。
今天关于光的文章是一个全面的反思 ， 我会收录在《变化》一书中 。现在 ， 请开始思考 ， 和我一起思考光是什么 。
有一点是明确的:人类探索的历史就是一部一次次追逐光明的历史 。我们无法想象如果这个世界没有光会是什么样子 。我们无法想象 ， 事实上我们也不敢想象 ， 因为人类需要光 。
人类应该对两个概念有特别的理解 ， 一个是惯性 ， 一个是光 。理解这两个概念 ， 研究这两个物理现象 ， 就能让我们把所有的物理现象串联起来解释 。
所以问题来了 ， 理解这两个概念的关键是什么？想想吧 。这是什么？如果你仔细想想 ， 不难给出答案——场！没错 ， 理解惯性和光的关键是场 。一定是菲尔德！
为什么这么说？我们一起想想吧 。首先 ， 很多人困惑的一个知识点是光速不变！光速不变原理也是狭义相对论的基础 ， 它说明了在true 空中光速对任何观察者都是一样的 。同样 ， 我们似乎都知道惯性是什么 。但事实上 ， 我们并不知道 。所以我说要对两者的概念有特别的理解 。
任何物体都有保持原来运动状态的性质 ， 这种性质叫做惯性 。惯性就是一切 ， 任何物体都有 。任何物体都有 。这是什么意思？意思是广袤无垠 ， 所以我们很容易想到空！物理学中的名词自然是宇宙空或宇宙空场 。
那么这个宇宙空场是什么呢？我们不能说它是一个惯性场 ， 因为没有实验数据或现象表明存在这样一个惯性场 。所以是什么让一个物体有惯性 ， 还是一个有待回答的问题 。
爱因斯坦从惯性质量和引力质量严格相等这一事实出发 ， 得出了等效原理 。那么是什么使一个物体具有惯性就变得很清楚了 。毕竟根据当代物理学研究 ， 可供选择的“项”很少 。惯性就是一切 ， 重力也是 。基于爱因斯坦等效原理和广义相对论原理的理论也是引力理论 ， 不是其他理论 。所以很自然的 ， 我们可以提出一个观点 ， 物体之所以有惯性 ， 是因为引力场 。也就是我在《变化》中反复强调的:“引力是惯性的来源 。”其他场 ， 比如希格斯场、扬米尔斯场、电磁场 ， 都不是我们应该选择的“项” 。
是惯性之源的内涵 ， 会比你想象的更精彩 。这意味着一切都以光速保持原来的运动状态 。至于惯性的定义 ， 自然就变成了:在引力场中 ， 物体保持原来运动状态的性质叫做惯性 。
这让一切都有迹可循 ， 而不是无缘无故 。我想知道你是否注意到我在说什么？我说 ， 一切都以光速保持原来的运动状态 。大家都看到了吗？惯性和光速看似不相干 ， 现在有了直接联系 。
现在回到开头 ， 理解惯性和光的关键是场！现在你可能已经清楚为什么这是一个场景了 。如果还不够清楚 ， 我们继续想 。这里值得说一下 ， 既然万物都有惯性 ， 那么光有惯性吗？只要是质量物体 ， 就有惯性 ， 都受引力场影响 ， 所以光是质量 ， 自然有惯性 。而且光保持光速运动 ， 其他物体也保持光速运动 。举个例子 ， 如果我现在坐着写字 ， 可以说我以光速处于静止状态 。【有人会说光没有质量 。这是一个理论假设 ， 也就是说光没有静态质量 。但是没有完全静止的光子 ， 所以光有绝对的运动质量 ， 所以一定有惯性 。】
光的本质是什么？多亏了麦克斯韦的贡献 ， 我们知道了光的本质是电磁波 。什么是电磁波？电磁波是由空之间同相且相互垂直的电场和磁场导出并发射的振荡粒子波 。它是以波的形式传播的电磁场 ， 具有波粒二象性 。它的粒子形状叫做光子 。电磁波和光子的关系不是非黑即白 ， 而是根据不同的实际研究 ， 其性质所反映出的两面性 。同相振荡且相互垂直的电场和磁场在空之间以波的形式运动 ， 其传播方向垂直于电场和磁场形成的平面 。电磁波在true 空中是有固定速度的 ， 它的速度就是光速 。
如你所见 ， 内容写得非常清楚 。电磁波是以波的形式传播的电磁场！而且必须明确 ， 光速与真空磁导率和真空介电常数有关 。看看下面的内容 ， 大家就明白了 。
根据公式:
得到的光速值为2.9979×108 m*s ， 与测量值非常接近 。1983年国际计量大会通过的true 空中 ， 光速的数值为2.99792458×10 ^ 8m * s . C为光速；ε为真空介电常数= 8.85418782×10(-12)f/m；u为真空渗透率= 4π× 10 (-7) n/a 2 。所以这个数学表达式是从麦克斯韦电磁方程推导出来的 。
虽然光速在true 空中是固定值 ， 但true 空磁导率和true 空介电常数也是固定值 。它们都具有一定的“恒常性” ， 这也是光速不变原理的原因之一 。很明显 ， 真空磁导率和真空介电常数与时间空背景有关 ， 所以我们可以大胆地找出光速为什么是光速 ， 为什么不能被超越 。
原因是光速是由于时间空 ， 光速有时是常数空受背景限制 。为什么？由于光是以波的形式传播的场 ， 而我们应该把这个场理解为三维场 ， 也就是时间空对电磁场的作用 ， 所以光速是由于时间空 。光速无法超越 ， 可以认为是时间空束缚态 ， 也可以认为是场束缚态 。也就是物体的能量不能全程抖动空 ， 所以物体的速度不能超过光速 。
于是我在第四十四章写了关于光的本质:光速[真空]是一个时间空束缚态 ， 光速的固定是由于时间空 。也就是当空告诉物质如何运动时 ， 这个运动就包含了它运动的快慢 。光是物质 ， 自然遵循时间空定律 。
这句话是这样理解的 。不知道你之前看44章是怎么理解的 。因此 ， 你可以大胆地得出结论 ， 如果宇宙的性质和环境发生了变化 ， 那么光速自然会发生波动 ， 所以光速的增减并不能证明爱因斯坦的光速不变理论是错误的 。
我在那一章举了一个理解的案例 。让我们再看一看 。我们知道 ， 河道宽的地方 ， 河水流速慢；河道狭窄的地方 ， 河水流速较快 。同样量的河水 ， 我把河道变窄的地方 ， 比原来窄了百万分之一米 。在那个狭窄的地方 ， 河水的流速有什么变化吗？理论上有变化 ， 但实际上呢？其实没有变化 ， 因为这么细微的变化 ， 至少 ， 是人类无法测量的 。
同样 ， 光速也有测量值和定义值 。但众所周知 ， 它不是一个绝对值 ， 我们也不知道小数点后面有多少位 ， 这可以解释为宇宙背景的“弹性” 。你会发现很多物理常数都不是绝对值 ， 所以这不是偶然的 。我有一章专门讲了很多常数 。我相信你能看到 。很多人可能觉得我加这一章是为了凑字数 。实际上 ， 还没有 。这一章我想了很久 。我把这些数字都列了一个表 ， 想找关系 ， 看能不能找到一些共性 ， 但是没有找到 。当然我的算法很简单 ， 这是我能力的限制 。如果你看到了 ， 你就有了新方法 。也许可以算出宇宙的“弹性系数” 。
还有一个想法 。让我给你指出来 。因为在我们否定了以太之后 ， 没有人在思考光或者引力是否需要介质 。伙计们 ， 这样想 。否定以太没有问题 ， 以太是人类的进步 ， 是有实验支撑的 。
光波也不能理解为声波 。声波是由振动空气体引起的 ， 而光波不是 。光波和电磁波是由磁场激发的 。我们现在说的 ， 光可以不通过任何介质传播 ， 其实是不可想象的 。[主要在哲学方面]
我写这本书是想告诉你 ， 我们在创造一个理论的时候 ， 首先要思考这个理论 。我们能不能想象这句话 ， 这很重要 。光可以不通过任何介质传播 。世界上没有什么东西有这种状态 ， 你实际上无法想象 。如果世界上什么都没有 ， 这个世界是不可想象的 。这个逻辑有问题吗？
我说过 ， 没有玻璃 ， 光就无法在玻璃中传播 。更何况没有绝对的真理空 ， 所以光必然是在介质中传播的 ， 不同的介质中传播的速度是不一样的 。媒体中的传播和借助媒体的传播是两个概念 。让我们继续思考 。
宇宙充满了各种场 ， 所以光传播的媒介是“场” 。同样 ， 引力不需要介质来传播 ， 但引力必须穿透这些宇宙“场”才能将物体与质量联系起来 。这样想 ， 可以想象 ， 而且完全不损害现在理论的框架 ， 只是在表述上需要修改 。
按照我们现在的教材 ， 甚至可以这么理解 。是电磁场的激发 ， 理论上它的磁力线无限延伸 。这是我们所了解到的 ， 即在某种程度上 ， 场的外延是无限的 。因此 ， 电磁波通过各种电磁场传播 。你可以看一下现在课本上电磁波的定义 ， 你就更能理解了 。电磁波是空之间同相且相互垂直的电场和磁场所衍生和发射的振荡粒子波 。它是以波的形式传播的电磁场 ， 具有波粒二象性 ， 所以可以说电磁波是以自身为介质传播的 。重力 ， 引力波 ， 也可以通过引力场传播 。因为物质的扩散是不可想象的 。这和世界存在的方式是矛盾的 。是两个概念 。没有物质 ， 但世界不存在 。世界的存在方式是矛盾的 ， 这意味着我们对世界的解释必然是不一致的 ， 正如哥德尔不完全定理所揭示的那样 。
用自己作为媒介来传播 ， 充其量是矛盾的 ， 但却是可以想象的 ， 是有理论依据的 。现代物理学是以西方人的思维为基础的 。他们的“排外”思想很好 ， 但并不总是好的 。
灵遁者的自画像
这是我想给你指出的一点 。当你在做研究的时候 ， 你认为真正重要的是什么 。尤其是当一个理论和实验进行了很久 ， 你要想一想 ， 我是不是应该走另一条路 ， 看能不能行得通 。
进一步思考 ， 宇宙可以认为是一体的 ， 但也不排斥 。我们所说的宇宙只是宇宙的一部分 。我们现在是管中窥豹 ， 井里观天的人 。在宇宙的其他地方 ， 他们的时间空背景可能与我们不同 。所以 ， 在他们的世界里 ， 光速是不变的 ， 但光速的值并不想和我们的一样 。这样的情况是合理的 。
以上内容可以算是一个结论 ， 但引入结论的过程在我看来更惊心动魄 ， 也更值得探讨 。看完以上推论 ， 我再问你一个困扰科学领袖多年的问题:光是粒子还是波？
即使在今天 ， 你也应该思考这个问题 。第一个系统的关于光的理论是1690年惠更斯的光的理论 ， 惠更斯认为光是一种机械波 。不久之后 ， 牛顿在1704年发表的《光学》中提出了一个完全不同的理论 。牛顿认为光是从光源发出的弹性粒子的高速线性运动 。这些粒子就像小弹珠 ， 不同的弹珠有不同的颜色 。它们携带能量 ， 所以可以产生热量 。
直到201年后的1905年 ， 爱因斯坦成功解释了光电效应 ， 获得了诺贝尔物理学奖 。光电现象是德国物理学家赫兹在1887年发现的 ， 正确的解释是爱因斯坦提出的 。在科学家研究光电效应的过程中 ， 物理学家对光子的量子性质有了更深入的认识 ， 这对波粒二象性的概念产生了很大的影响 。
分散的粒子解释
色散的波动解释
在此之前 ， 1801年 ， 一个叫托马斯·杨的人做了一个双缝干涉实验 ， 证明了光是以波的形式存在的 ， 而不是牛顿想象的微粒子 。这个实验被评为“物理学中最美的实验”之一 。20世纪初 ， 物理学家将杨的双缝实验结果与爱因斯坦的光量子假说相结合 ， 提出了光的波粒二象性 ， 后被德布罗意运用量子力学推广到所有粒子 。认为所有物质都对应一个波 ， 这标志着“波粒二象性”概念的建立 。光既是粒子又是波 。
电磁波
首先 ， 面对以上问题 ， 你必须清楚 ， 我们当初做的结论只是一种“场”！所以我问你 ， 场是粒子还是波？你要知道场是三维的 ， 这是事实 。仔细看 ， 自然会读到电磁波的定义 。定义是电磁波是以波的形式传播的场 。
再问你一遍 ， 单个光子是波还是粒子？是单光子光 。答案是肯定的 。那么光就是电磁波 ， 答案自然是单个光子也有波粒二象性 。如果单光子不具有挥发性 ， 双缝干涉实验中单光子发射如何产生衍射条纹？如果单个光子不具有波动性 ， 德布罗意物质波理论如何成立？
在讲干涉或者衍射实验之前 ， 先知道什么是干涉 ， 什么是衍射 。在物理学中 ， 干涉是两个或两个以上的波在空相遇时 ， 叠加或抵消形成新的波形的现象 。它是衍射波在障碍物周围继续传播的现象 。生活中最常见的就是水波的衍射 。出现裂缝后 ， 水波会是这样的:
宽狭缝衍射
狭缝衍射
狭缝宽度越窄 ， 衍射效应越明显 。当有两个间隙时 ， 实际上干涉和衍射现象都涉及到了 。在物理学中 ， 大家讨论的电子双缝实验是这样的 。严格来说是电子双缝实验 ， 不是电子双缝干涉实验 ， 也不是电子双缝衍射实验 。有了这个认识 ， 我们继续探索 。
1801年 ， 托马斯·杨巧妙地设计了一个实验 ， 让一束相干光通过两个微小的狭缝 。如果光是波 ， 它应该像水波一样干涉:
如果光是粒子 ， 那就应该像子弹枪一样 。(子弹枪扫射 。如果只开一个洞 ， 子弹在墙上的分布应该和一个洞一样 。如果开两个洞 ， 子弹在两个洞的分布会和一个洞差不多 。事实是 ， 光就像水波 。杨氏双缝干涉的结果如下:
杨氏双缝干涉
光线通过双缝后 ， 并不照亮整个屏幕 ， 而是有明暗条纹 。这充分说明光是一种波！
为了进一步了解双缝实验的物理行为 ， 物理学家好奇地问道 ， 假设光子一个接一个地穿过狭缝 ， 那么 ， 会出现什么物理情况呢？1909年 ， 为了回答这个问题 ， 杰弗里·泰勒爵士设计并完成了一个精致的双缝实验 。这个实验大大降低了入射光束的强度 ， 在任意时间间隔内最多发射一个光子 。过了很久 ， 在感光胶片上积累了很多光子后 ， 他发现类似的干涉图样还是出现了 。很明显 ， 这意味着虽然一次只有一个光子通过狭缝 ， 但是这个光子可以同时通过两个狭缝 ， 就好像它自己干涉自己一样！同样 ， 电子、中子、原子甚至分子都可以表现出这种奇怪的量子行为 。
后来人们升级了实验 ， 产生了更多令人费解的现象 。比如稍微改变一下双缝实验的设计 ， 在狭缝后面安装一个探测器 ， 专门探测光子通过哪个狭缝 ， 干涉图样就会完全消失 ， 干涉图样就再也观察不到了；相反 ， 示出了两个单缝图案的简单总和 。这种反直觉且容易做出的结果让物理学家感到非常困惑 。简单来说 ， 观察行为影响实验结果 。
你怎么解释？首先要明确的是 ， 单个光子也是电磁波 ， 电磁波是靠自身条件【电磁场】传播的 ， 所以单个光子或电子在某种意义上是可以干扰自身的 。但并不意味着一个光子同时穿过两个缝隙 。因为只发射一个光子或者一个电子 ， 所以不会有干涉条纹！一个光子的自扰还是它本身！如果一个光子同时通过两个狭缝 ， 理论上会出现干涉条纹 。这里的情况很复杂 。不知道你能想到什么？
我简单说一下 。先不说这个荒谬的问题 ， 假设一个光子同时穿过两个缝隙 。造成这种效果的原因是什么 。1.就是网友常说的 ， 平行世界 。2.单个光子以电磁场或电磁波的形式穿过两个间隙 。3.任何环境都充满了电磁波和电磁场 。在实验过程中 ， 单个光子无法避免与电磁场隔离 ， 从而与外界环境产生干涉和衍射 。
如果这些解释是可靠的 ， 那么新的问题是:既然单个光子以“自干涉”的形式穿越了两个间隙 ， 为什么没有看到干涉条纹？答案还是在单光子里！也就是单个光子携带的能量太小 ， 无法在屏幕上形成宏观条纹 ， 所以根本没有 。所以如果单独发射一个光子 ， 两个光子是无法形成干涉条纹的 。
然后回答另一个问题:“为什么观察会影响实验？”答案很简单 。观察行为是一种干扰 ， 自然会影响实验 。这个问题我在《见一点小知识》里有一章 ， 这里就不讨论了 。
这里我想强调一下 ， 我不同意一个光子会同时通过两个缝隙 。我说它干扰自己 ， 并不是说它会分裂自己或者改造自己 。光子有自己的波长 ， 光子的电磁场理论上是无限的 ， 但光子的波长不是 。所以它只能通过一个缝隙 ， 而是通过来自我干扰的场 。
【超光速为什么不可行？ 为什么不能超光速】一个光子不能形成干涉条纹 ， 意味着双缝实验的干涉条纹是“群”干涉行为 ， 这也符合干涉和衍射的定义 。那么是时候搬出描述量子力学的重要武器了 ， 那就是概率！

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