光速极限之谜：为何宇宙膨胀与量子纠缠能超越光速？ _生活知道

《光速极限之谜：为何宇宙膨胀与量子纠缠能超越光速？》
我们常常提及，光速是已知物体运动的极限速度，任何具有静止质量的物体都无法超越这一速度。然而，许多人可能会提出疑问：难道量子纠缠的速度和宇宙膨胀的速度不是已经超越了光速吗？今天，我们就来探讨一下，为什么我们说光速是无法被超越的，而宇宙膨胀和量子纠缠的速度却能突破这一极限。
在19世纪之前，物理学家们并不清楚光速是物体运动的极限速度，他们曾认为光是在一种名为“以太”的介质中传播的。为了寻找以太存在的证据，迈克尔逊和莫雷进行了一项实验，试图测量地球在“以太”中的运动速度。然而，实验的结果却表明，光速在不同的惯性系和不同的方向上都是相同的，这间接否定了以太的存在。受到这一实验的启发，爱因斯坦提出了光速不变原理，并建立了著名的狭义相对论。
在狭义相对论中，除了指出光速不变之外，还推导出了另一个重要结论：E=mc2 。这个公式告诉我们，物体蕴含的能量等于它的质量乘以光速的平方。这意味着任何具有静止质量的物体都无法达到光速，因为在质能转换的过程中，物体的质量会随着速度的增加而增加。当物体的速度接近光速时，它的动质量将趋于无限大，因此质量不为零的物体是不可能达到光速的。
尽管狭义相对论限制了物体的运动速度，但它也让我们意识到即使是微小的质量也蕴含着巨大的能量。例如，原子弹和氢弹的研发背后就有质能方程的影子。因此，爱因斯坦在狭义相对论中断言：“任何具有静止质量的物体都不可能达到光速。”
那么，如果光速是不可超越的，为什么宇宙膨胀和量子纠缠的速度却能超过光速呢？实际上，宇宙膨胀速度和量子纠缠速度都已经突破了光速的概念，但它们有一个共同点：不传递任何信息。
在1929年，著名天文学家艾德温·哈勃在观测遥远的星系时，意外发现大部分星系都存在红移现象。红移现象是光的多普勒效应所致，当一个天体远离我们时，光波会被拉长，光谱的颜色会向红色端移动；反之，靠近我们时会向蓝色端移动。哈勃发现这些天体无一例外都向红端移动，并且退行的速度与距离成正比，从而证明了宇宙在不断膨胀。根据普朗克卫星的最新数据，目前宇宙的膨胀速率大约是每百万秒差距67千米，即每326万光年的距离就会增加67千米。这意味着在可观测的宇宙边缘，其膨胀速度早已超过了光速。
【光速极限之谜：为何宇宙膨胀与量子纠缠能超越光速？】尽管宇宙膨胀速度已经超过了光速，但实际上这只是空间的膨胀，它并未携带任何信息，因此不受质增效应的影响。同样地，量子纠缠速度也被称为“鬼魅般的超距作用” 。在微观世界中，如果你将两个纠缠粒子分开，无论它们相距多远都能感应到彼此的状态。例如，一个粒子在地球上，另一个粒子在遥远的仙女座星系，只要测出地球粒子的自旋方向，就能立即知道另一个粒子的自旋方向。这种相互作用的速度也远远超过了光速。
虽然这种鬼魅般的超距作用似乎令人难以置信，但它确实是真实存在的，并且同样不受质增效应的影响。因为量子纠缠的超距作用并没有对一个粒子进行加速，所以它并不违反相对论原理。
综上所述，我们通常所说的光速不可被超越，实际上是针对具有静止质量的物体而言的。如果一个具有静止质量的物体真的达到或超越了光速，那么现代物理学的理论体系将会面临崩溃的风险。

光速极限之谜：为何宇宙膨胀与量子纠缠能超越光速？

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