光速并不是宇宙速度的极限(为什么光速是速度的极限)

光是一种电磁波,这个几乎大家都知道。在我们日常生活或者文学中,光还意味着光明,也就是说,光是可以看见的,是明亮的,即在日常生活中我们认为的光就是可见光。大家普遍认为光速是最快的速度,以至于说的情况下常常忽视一个前提条件:真空。在不一样的介质中,光的传

光是一种电磁波,这个几乎大家都知道。在我们日常生活或者文学中,光还意味着光明,也就是说,光是可以看见的,是明亮的,即在日常生活中我们认为的光就是可见光。

大家普遍认为光速是最快的速度,以至于说的情况下常常忽视一个前提条件:真空。在不一样的介质中,光的传播速度是不一样的。

光速并不是宇宙速度的极限(为什么光速是速度的极限)

仅有在沒有介质的真空当中,光才能够做到这一極限。如果是在水中,光的速度没法做到这么快,在没有全透明固态中乃至没法散播。

除开光的速度以外,大家还常常提及音速。和光的速度反过来的是,响声一般在固态中传播速度更快一些,在液态其次,空气中变慢,在沒有介质的真空当中没法散播。

二者的实质全是波,却拥有截然不同的特性,这是由于他们归属于不一样的波:光归属于无线电波,声归属于机械波。机械波务必依靠介质开展散播,而无线电波则讨厌介质来阻拦自身前行。我们可以粗略地了解为:伴随着介质刚度的提升,无线电波散播越艰难,而机械波则更非常容易散播。

光速并不是宇宙速度的极限(为什么光速是速度的极限)

真空便是电磁波速度的極限自然环境,由于大家可以说真空的刚度是0,不太可能更变小。而音速则不一样,我们可以了解它的速率低限,那便是真空中的0。大家也了解它在空气中(15℃)的传播速度,一般取340米每秒。

大家一般说的音速指的便是响声在土层空气中的传播速度,例如说白了的超音速,但是文中中我们不专指某一自然环境。那麼那么问题来了:音速是不是有限制呢?

飞机场超音速一瞬间造成的音爆现象

即然音速在不一样的介质中散播的速率不一样,理论上而言,大家就务必检测音速在全部介质中的传播速度,随后取更快的一个。显而易见,它是不太可能的,由于大家也不知道宇宙空间中有多少种化学物质,他们有多少种情况。因而,在较长一段时间里,声音的速度極限一直是困惑专家的难点。

大家早已知道响声在一些固态中的传播速度,例如在20℃的铁中,传播速度约为每秒钟5130米;在花岗石中,响声的传播速度可以达到6000米每秒;在金刚石中,响声则能够得到很快的速率,大概是每秒钟18000米。

光速并不是宇宙速度的极限(为什么光速是速度的极限)

这种数据信息针对专家而言十分关键,乃至变成了开展别的科学研究的参照。在地震灾害的情况下,大家还可以运用这种数据信息科学研究地球上的内部构造。或是在外太空以外,它能够协助大家科学研究别的星体。但是,假如有一些化学物质不在地球上,大家该怎样求出响声在这其中的传播速度呢?

尽管大家不太可能将全部的化学物质都用来一一检测,可是物理的一些成效和基本上数据信息,或是能够协助大家从理论上计算出来音速的限制。来源于纽约玛丽皇后高校、英国剑桥大学和乌克兰髙压物理研究所的生物学家精英团队发觉,声音的速度事实上在于2个基本上常数,一个是精细结构常数,一个是质子和电子的质量比。

精细结构常数的由来说来话长,简易解释一下,它是一个无量纲常数,换句话说它沒有一切物理单位,换句话说物理单位就是1。精细结构常数α=e2/(4πε0c?),在其中e是电子器件的正电荷,ε0 是真空电极化常数, 是约化海洋之灾常数,c 是真空中的光的速度,最后数值是α≈137。

光速并不是宇宙速度的极限(为什么光速是速度的极限)

质子和电子的质量比非常好了解,只需用二者的静止不动品质做除法就可以。

该科学研究精英团队在毕业论文中强调:“精细结构常数和质子-电子质量比的细微标值,及其二者之间的均衡,决策了行星內部质子衰变和核生成等核反应,最后也促使了包含碳以内的基本上化学分子的发生。

这类均衡在宇宙给予了一个‘环境优美范畴’,容许行星和大行星的产生,也可以让适用性命的分子式发生。大家的研究表明:精细结构常数和质子-电子质量比能够简易组成变成另一个无量纲的标量,而这一量又对另一个关键的特性拥有出乎意料的独特实际意义,这一特性便是波、换句话说音速在固态和液态当中的传播速度。”

讲了这么多,该精英团队最后获得的音速極限到底是怎么计算出去的呢?

事实上,她们最后获得了一个因素的方程组。计算全过程非常复杂,大家也不过多阐释了,最终获得的音速極限相当于精细结构常数乘于1/2质子-电子质量比的开平方再乘于光的速度,数学关系式为:

光速并不是宇宙速度的极限(为什么光速是速度的极限)

最终的数值是:音速的極限大概是每秒钟36千米,基本上是响声在金刚石中传播速度的2倍。

为了更好地证实她们方程组是不是精确,科学研究精英团队对很多的固态和液态开展了检测,結果音速都合乎这一方程组。

她们还开展了另一个方法的认证:科学研究精英团队觉得,音速会伴随着原子质量的提升而减少,那麼它的极限速度就不容易超出在品质最少的分子——氢原子中的传播速度。

自然,为了更好地散播得迅速,她们检测的务必是日常生活不太可能看到的固态氢,这就规定其工作压力超出土层大气压力一百万倍,也就是1000Mpa的气体压强,才可以将平常成汽态的氢缩小为固体。

该精英团队并沒有立即运用固态氢来开展检测,只是根据250到1000Mpa下固态氢的特性开展了有关的测算。结果显示,她们的方程组仍然创立。

最少从现阶段看来,该精英团队计算出去的方程组或是一直可用的。假如在未来它仍然可以不断获得认证,那麼大家就基本上能够明确自身又把握了一项物理科学研究神器。乃至,在此次科学研究的成效以上,专家还能够能够更好地科学研究这一宇宙空间。

光速并不是宇宙速度的极限(为什么光速是速度的极限)

纽约玛丽女王高校的科学家Kostya Trachenko强调:“大家坚信,此次科学研究的成效能够在科学领域有更为普遍的运用,例如它能够协助大家找寻并了解与高温超导性、夸克-胶子等离子技术乃至超级黑洞物理学有关的各种各样特性的極限,像黏度、导热系数这些。”

大家有句老话,称为“授人以鱼比不上授之以渔”。在过去,专家测算音速全是“鱼”,而这一次的方程组很可能就是那个“渔”。假如它确实被证实是恰当的,那麼大家可能对宇宙空间有更为深层次的了解。

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