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本文基於(yu) 回答網友類似的問題,見下麵截圖:
要說明白這個(ge) 問題很簡單,首先要弄明白現在物理理論的基礎是什麽(me) 。就像一棟高樓大廈,你如果能夠把基礎破壞掉,樓房不久倒塌了?
現代物理學理論的基礎是什麽(me) 呢?主要有兩(liang) 塊基石,一塊是愛因斯坦的相對論,一塊是量子力學。隻要找到這兩(liang) 塊基石裏麵某種最重要參數是錯的,這兩(liang) 個(ge) 理論就都會(hui) 倒台了,人類就會(hui) 陷入迷茫之中,失去方向,所有的理論基礎都需要重建。
光速常數是這兩(liang) 個(ge) 理論的最重要參數
愛因斯坦建立的相對論,分為(wei) 狹義(yi) 相對論和廣義(yi) 相對論。而狹義(yi) 相對論的立論基礎是光速極限和光速不變原理。雖然光速極限隻是愛因斯坦當時的猜想,但經曆了100多年科學界無數的觀測發現和實驗試驗,都證明是正確的,無一例反證。
所謂光速極限,就是真空光速是宇宙中物質運行速度的天花板,凡有靜質量的物體(ti) 運行速度都無法突破這個(ge) 天花板,一個(ge) 基本粒子也不行。這個(ge) 天花板速度是299792458 米/秒。
光速不變原理就是在任何慣性係或慣性參照係中觀察,光的真空光速都是一個(ge) 常數,不隨光源和觀察者的相對運動而改變。因此,光速成為(wei) 愛因斯坦所有理論中的一個(ge) 常量,代號為(wei) 字母“c”。
在愛因斯坦相對論所有的理論公式中,都少不了光速“c”這個(ge) 常數。如質能方程為(wei) :E=MC^2,這裏麵的C就是光速;在廣義(yi) 相對論的核心~場方程中,也少不了“c”這個(ge) 常數。場方程表述如下:
量子力學是物理理論中研究微觀粒子運動規律的物理學分支,主要研究原子、分子、凝聚態物質、原子核、基本粒子結構和性質等基礎理論,與(yu) 相對論一起構成現代物理學基礎理論。
量子力學與(yu) 相對論分道揚鑣的原因,是上世紀哥本哈根派發現了微觀世界與(yu) 宏觀世界遵循的規律不一樣,在量子世界存在不確定性原理等概率性,必須用波函數來描述。哥本哈根派在與(yu) 愛因斯坦經典派的爭(zheng) 論中逐步勝出,從(cong) 而自成一派,被公認為(wei) 量子力學的正統思想。
這樣,相對論就更多地用於(yu) 描述和解決(jue) 宏觀世界的問題,而量子力學主要描述和解決(jue) 原子以下微觀世界的問題。橫在相對論和量子力學之間的鴻溝就是宏觀世界的確定性和微觀世界的不確定性。
但自然界是否真的存在微觀世界的隨機性,至今依然沒有最後定論,還是一個(ge) 懸而未決(jue) 的問題。而相對論與(yu) 量子力學這個(ge) 鴻溝,起決(jue) 定作用的是普朗克常數。
普朗克常數以J.s(焦耳/秒)為(wei) 能量單位表述則為(wei) :h=6.62607015*10^-34 J·s;若以eV·s(電子伏特·秒)為(wei) 能量單位則為(wei) :h=6.62607015*10^-34/1.602176 634*10^-19eV·s=4.1356676969*10^-15 eV·s。
而推導得到這個(ge) 結果的過程是受到普朗克輻射定律的啟發,普朗克輻射定律中就必須有光速常數“c”,因為(wei) 電磁波的波速就是光速(下圖)。
由此,我們(men) 可以認為(wei) ,隻要光速極限和光速不變原理受到衝(chong) 擊而發生顛覆,光速“c”不再成為(wei) “常量”,所有物理理論,包括現代物理學的兩(liang) 塊基石都將被搗毀,由此,現代物理學的大廈就會(hui) 傾(qing) 倒。
那麽(me) 光速常數有可能被顛覆嗎?
我覺得不太可能。因為(wei) 現代物理學大廈並不是自從(cong) 有了現代科學才建立起來的,而是可以追溯到人類開始有智慧以來,也就是猿人時代。
光是我們(men) 這個(ge) 世界最重要的一種存在和現象,可以說沒有光就沒有一切。而我們(men) 看到的所有事物,都是拜光所賜:滿天的星鬥,世界的五彩繽紛,都是因為(wei) 有了光。現代科學已經觀測到130億(yi) 光年外的天體(ti) ,也是因為(wei) 光。
之所以說這個(ge) 天體(ti) 在130億(yi) 光年以外,就是因為(wei) 光是有速度的,這個(ge) 速度就是真空光速,299792458 米/秒。人類能夠看到的任何事物都是依靠光來傳(chuan) 播的,光不是即時傳(chuan) 遞的,而是有速度傳(chuan) 遞的,這樣我們(men) 看到的任何事物就都是需要延時的,也就是滯後的。
距離我們(men) 1米遠的事物,我們(men) 看到時已經是過去3億(yi) 分之一秒的事物;人們(men) 看到月球上的閃光,已經是1秒鍾前的閃光,因為(wei) 月球距離我們(men) 38萬(wan) 多公裏,而光速是每秒約30萬(wan) 公裏;看到1光年遠的天體(ti) ,就是1年前的樣子,因為(wei) 這個(ge) 天體(ti) 之光已經走了1年才到達我們(men) 的視網膜。
所以1億(yi) 光年的天體(ti) 或130億(yi) 光年以外的天體(ti) ,就是1光年或130億(yi) 光年之前發出的光,因此我們(men) 看到的也就是1年前或130多億(yi) 年前的樣子。按照真空光速,1光年約9.46萬(wan) 億(yi) 公裏。
這樣,如果真有一個(ge) 超級理論否定了光速極限或光速不變原理,比如發現光並非天花板,這個(ge) 世界有比光速還快的物質傳(chuan) 遞速度,那麽(me) 我們(men) 看到的一切都變得不確定,因此從(cong) 猿人時代記錄的曆史都變成了扯淡,這可能嗎?
所以,我認為(wei) 這種“超級理論”是不可能出現的。當然未來會(hui) 有很多新的發現和突破,也可能有些理論顛覆了現有理論,就如相對論修正和發展了牛頓的經典力學,但所有理論都不可能是什麽(me) “超級”,都不可能否定人類經曆幾百萬(wan) 年已經認識到的最基本自然規律,比如光速極限和光速不變定理,否則人類文明就無法延續。
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