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“快子”超光速的原因是什麼?

回憶8494423: 所說的“快子”英文是“tachyon”,據我瞭解這種東西是出現在弦理論裡面的,而且隻是出現在玻色弦的情況。既然要說它,首先就要知道它是怎麼來的以及為什麼會有這種概念。     對玻色弦做量子化,按照相對論的質殼關系,可以看出玻色弦的基態是一個質量純虛(不是負質量,是虛質量)的態,這說明它的動量大於能量,因此如果按照相對論的色散關系,其傳播速度大於光速。所以從這個角度來說,它並沒有違背相對論。但是按照我們對於質量和速度的概念的定義,這樣的態並不應該理解為一種粒子。也就是說tachyon並非一種真正的粒子態,或者說它隻是一種假想的粒子,並不真實存在。這類似於我們平時說的聲子的概念,或者舊的量子理論中Dirac海以中空穴的概念,都是假想粒子。
  tachyon態最初的確是按照相對論質殼條件從玻色弦譜裡得到的態,但是這樣算出其傳播速度超光速又與相對論本身有出入,所以把它定義為一種粒子態是不自洽的。因此現代弦理論賦予瞭這樣的態全新的詮釋,即tachyon態的出現說明玻色弦的真空並不穩定,這導致它會衰變成為其它的東西。這種詮釋可以從量子力學波函數的角度來定性說明。質量為純虛的態,其波函數中本來表示隨時間演化的相位因子會變成描述這個態的衰變行為。因此這也說明為什麼超對稱對於弦理論是很重要的,因為超對稱的存在使得tachyon態是不存在的,因此超弦的基態是穩定的。當然超對稱的存在更重要的意義是使得弦理論能夠描述費米子。      總的來說,弦理論裡的tachyon這種概念是早先研究玻色弦引出的一種概念。由於當時對弦理論認識的局限,人們會把它當成一種假想的粒子態,當然今天來看這種觀點已經過時瞭。所以現在人們不再把tachyon態當作一種粒子,通常一提到tachyon態的存在都會理解為我們研究的系統的基態不穩定,會存在衰變。這種概念有時也會用在現代量子場論裡面。

“快子”超光速的原因是什麼?-圖1

rzgoelszd7add:  這些難以解釋的現象有些使科學傢們膽怯,生怕被不精確的測量所愚弄。可美國和西德的一些科學傢經過十多年的認真觀測,積累瞭足夠多的數據,令人信服地證實他們的觀測是真實的。這就是說,超光速粒子在茫茫宇宙中是客觀存在的。面對這種出乎意料的結果,眾說紛紜,各種猜測,假說應運而生。
  1967年,美國哥倫比亞大學范伯格提出一種假設,即認為,在宇宙空間中存在另一個由速度超過光速的粒子(稱之為”快子”)組成的宇宙,在由這種由”快子”組成的宇宙空間中,一個能量為零的粒子是以無窮大速度運動的,而且若它們獲得的能量越多,反而運動速度越慢,直到獲得無窮大能量後,速度才減慢到光速。這正好與我們這個宇宙中的情況相反:在我們這個宇宙中,一個靜止物質能量最小,當它獲得能量後,就開始運動,而且獲得能量越多,運動速度就越快,直到獲得無窮大的能量後,物體速度也達到極限,即光速。在快宇宙中(由”快子”組成的宇宙),任何情況下,一個超光速粒子不可能比光速運動得慢,而在我們的慢宇宙中,任何情況下,一個物體不可能比光速運動得快,由此可見,光速正是兩個宇宙的分水嶺。如果一個”快子”在真空中運行,則它經過時必須要留下一道可以探測的光跡,雖然實驗室裡還從來沒有發現過”快子”,但從數學公式的推算看,”快子”是可能存在的,所以科學傢們都希望能快些捕捉到”快子”。當然,快子的存在從未有任何直接或間接證據。總之,超光速之謎是令人神往的。

“快子”超光速的原因是什麼?-圖2

抽轉組535762d1431:相對論並不禁止超光速的存在,而隻是禁止「超越」光速。前者指的是速度大於光速的狀態,後者指的是從亞光速加速至超光速的過程。即所謂:亞光速的永遠亞光速,超光速的永遠超光速。真實的普通物質都是亞光速的,所以通常才說光速是自然界速度的上限。如果將快子一類物質也包括進來的話,則更普適的說法是:「光速」是一種速度的「屏障」或者「壁壘」,即普通物質:質量為實數(質量平方為正數),速度比光速低,且永遠不可向上超光速;快子類物質:質量為虛數(質量平方為負數),速度比光速快,且永遠不可向下亞光速。為瞭理解這一點,可以考慮怎麼加速一個物體。通常的做法是,增加一個物體的能量,對應這個物體就跑得越來越快。那麼來看,有沒有可能這樣不斷加速一個物體使其超光速。下圖展示瞭「相對論中」的能量和速度的關系;橫坐標是“能量/靜止能量”的比值,縱坐標是“速度/光速”的比值。橫坐標是“能量/靜止能量”的比值,縱坐標是“速度/光速”的比值。光速恒定為
1,圖中紅色水平虛線。通常的物質對應上圖中的藍線,亞光速(在紅線下面)。能量增加,速度也增加(符合常識)。但是隨著速度的提高(接近紅線),速度的增加越來越困難——想提高哪怕一點點速度,都需要註入大量能量。實際上,這條藍色曲線是向上無限趨近於紅線(光速)的。即,想要加速到光速,需要註入無窮多的能量。於是事實就是,無論註入多少能量,普通物質的速度都隻能接近光速,而永遠不可超越光速。所以通常的物質永遠都是亞光速。快子類物質對應上圖中的綠線,超光速(在紅線上面)。能量增加,速度反而在減少。但是和普通物質(藍線)正好相反,快子類物質速度的減小也是以光速為下限的。即,想要減速到光速,需要註入無窮多的能量。於是,快子類物質的速度隻能向下接近光速,而永遠不可向下越過光速變成亞光速。所以快子類物質永遠都是超光速。光速作為一條漸近線,可視為亞光速/超光速之間的一種屏障或壁壘。最後需要指出,快子隻是理論上的假想物質,至今沒有任何實驗證據。

“快子”超光速的原因是什麼?-圖3

zhaojun敏:色理論是能的世界,區別於物質世界。快子超光速……解釋是虛理由很難讓人信服!——對快子這種能的特性以色作區別目前是唯一合適的方式。,實際色也沒有多少種。假設一種色為一種基本粒子那麼表現為四面八方的它們可以放在一個圓盤中。吾在思考它們運動規律觸及能量與物質矛盾構造時是利用太極圖形……。今日吐露一點心得,寄希望於科學智者們——早日揭開宇宙終極謎底!(也請作者們不要把解釋弄得象謎一樣……真是很難讀懂啊)

陽陽言:是錯覺

風行大道雲中天:我不愛談學術和科技瞭
我隻想幫幫和我一樣可憐的人

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