|
音障我们很熟悉，因为突破音速现在对我们来说已经不是难事，但光障可以说有也可以说没有，这要分情况。主要是光速能否被突破的问题，答案也是：可以或者不可以！下面就分析下这个问题。 如果没有光速限制会发生什么？ 为了防止物体回到过去，从而保持质量能量的局部守恒，保证现实的因果性和局域性，因此宇宙就有个速度极限，而这个速度极限正是光速，也就是说没有任何东西能比真空中的光速更快。你可能会想这个因果关系跟光速有啥关系？我们举个例子，如果物体的速度真的可以超过光速会发生什么？  假如有个人手里拿着一把枪，这个枪属于高科技，发射的子弹能比光速快，那么在你看到它扣动扳机之前，你就已经死了！那么是谁杀了你？没有人看到它扣动了扳机。所以现在的因果性就会完全混乱。  还有如果引力传播的速度超过了光速，那么我们的基础科学也无法发展，因为宇宙中的所有物体的引力都会先于光速到达我们这里，引力也会传播的无限远，没有任何限制，所有的物体引力就会交织在一起，我们地球包括太阳系的任何天体在内，总是能感觉到一种无形的力量在操控，但我们又看不见这些施加引力的天体。所以有光速限制是一件好事。不要期待什么超光速！下面我们回到问题上。 真空中没有所谓的光障  超音速飞机以比音速还快的速度飞行，从而打破音障。因为声音只是空气分子的振动和传递。一架飞机的速度接近音速，那么飞机就会赶上向外传播的的声波，声波就会堆积在一起形成一堵空气压力墙，会让脆弱的飞机解体。材料足够强大的飞机可以穿透这道气压墙，产生一股锥形激波尾随其后。当这种突破音障时经过地面观测者，我们就会听到音爆。  打个比方，如果宇宙飞船的速度超过光速，就会产生完全由光构成的激波。问题是在真空中没有什么比光速更快，所以太空飞船永远不可能快到打破光速的障碍。这不是一个工程学的问题，而是一个基础物理学的问题。 当一个物体接近光速时，它需要越来越多的能量来加速。要使一艘宇宙飞船在真空中精确地达到光速，确实需要无限的能量。这一事实每天都在粒子加速器中得到验证。利用电能消耗，粒子加速器将能量转化为微小粒子的动能，比如质子和电子，它们在真空中以接近光速的速度运动。  每年，粒子加速器都在改进以达到更高的速度。例如，一个十年的记录是粒子在真空中以99.99%的光速运动，然后下一个十年，一个改进的机器达到了99.999%的光速，接下来的十年看到了99.9999%的记录（这些数字只是为了说明，并不准确）。目前的记录由大型强子对撞机保持，它使质子的速度达到了真空中光速的99.999997%。太空中的飞船在真空中永远无法达到光速，因此永远无法打破光的屏障，产生光激波。 在物质中存在光障，而且我们已经观察到了 上文所讨论的一切都只适用于真空。当不在真空中时，情况就变了。当光穿过一种物质，如水或玻璃时，介质中的光速比真空中的光速要慢得多。所以在不违反任何基本定律的情况下，物体在物质中的速度可以超过光速。  正如你所预料，一个物体以比材料中的光更快的速度穿过材料时，确实会产生光激波（类似光障）。这种光波被称为切伦科夫辐射。为了让这种效果能被肉眼看到，物体必须在密度相当大的物质中快速移动。例如，核反应堆以极高的速度吐出电子，这是核反应的副产品。高速电子穿过冷却水的速度比水中的光速还快，因此会产生锥形激波。切伦科夫辐射是一种怪异的蓝光。 虽然空气这种材质对光来水非常接近真空，但它并不是真正的真空。空气中的光速比真空中的光速小一些，所以物体实际上可以在不超过真空中光速的基本极限的情况下，可以打破空气中的光速屏障，形成光激波，发出锥形辐射。在空气中获得切伦科夫辐射比在水中要困难得多，因为在空气中需要更高的速度。  但这种现象也确实发生了。超新星以惊人的速度喷射出高能粒子（但这些粒子小于真空中的光速)。当这些粒子撞击地球大气层时，它们被称为宇宙射线。有些宇宙射线和它们的副产品速度确实足够快，当它们在空气中传播时，就会产生光波。尽管来自宇宙射线的大气切伦科夫辐射太过微弱，肉眼无法看到，但这种现象确实被仪器探测到了，这是科学家研究宇宙射线的重要途径。 |
|
|
