书城童书学生最想知道的未解之谜:迷雾笼罩的科学
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第55章 存在超光粒子吗

我们知道光的传播速度为每秒30万千米。如果要说得精确,光速每秒为299792.458千米,这是光在真空中的传播速度。这个速度相当于每秒绕地球7圈半。

光速的测定,无论是在地球上静止测量,还是在宇宙飞船中运动测量,数值都是不变的。也就是说,光速不受光源的影响,也不受观察者运动速度的影响。它是绝对值,这就是光速不变理论。爱因斯坦的相对论告诉我们,光速是最大的速度,任何物质运动的速度都不能超过光速。对此,人们坚信不疑。

如果在世界上有比光速运动更快的物体,爱因斯坦的相对论也就不成立了。事实也证明,在地球上,在我们日常生活中,的确找不到有比光速更快的运动物体。问题是,在地球上没有,不等于说在茫茫宇宙中也不存在。在基本粒子世界里,会不会有超光速现象呢?

物理知识告诉人们,高能粒子运动的速度是极快的,在高能加速器中,运动速度可以达到20万千米/秒,甚至25万千米/秒,那么其中会不会出现超光速的粒子呢?

就在人们对此产生怀疑时,有一个现象被前苏联科学家切伦科夫发现。光在水中的传播速度要比在真空中慢,而高能粒子在水中的速度却超过光速。切伦科夫发现的这一现象后来被其他科学家所证实。因此,这一现象的发现无疑打开了人类的视野,认为在自然界中存在超光速的粒子,取名为“快子”。这样,有的物理学家据此把基本粒子分为3类:慢子、光子和快子。慢子,其速度不超过光速,比光速慢的意思。而光子的速度就是光传播的速度,即30万千米/秒。快子,是比光速快的粒子。不过这样的划分,还是一种设想,关键是要找到“快子”。如何去发现快子,又成了一个谜。以上是微观世界中的猜想。

天文学家在20世纪有一个重大发现,即类星体的发现。类星体是一种很特别的天体,用天文望远镜接收到这类天体的无线电波,制成相片,看上去有点像恒星,但又不是恒星,所以命名为类星体。对类星体进行观察,发现存在超光速现象。开始发现一个叫3C120的类星体,它在膨胀,而且膨胀的速度是光速的4倍。科学家们惊奇不已,在遥远的宇宙深处,竟有这种奇怪的现象。后来还发现有的类星体包括两个射电的子源,两个子源以极高的速度分离。类星体3C345的分离速度是光速的7倍。经过7年的观测,才最后确定这一事实。另一种类星体的两个子源的分离速度竟是光速的10倍。面对这个事实,物理学家和天文学家议论纷纷,提出了不同的解释。有人坚信爱因斯坦的相对论绝对正确,世界上不存在超光速现象,对类星体观测到的超光速现象,不过是一种假象,称作视超光速膨胀。意思是说,看起来超光速,实际上不超光速。而另一些科学家则认为,只要类星体处在很遥远的宇宙深处,那么类星体的分离速度的确是超光速的。

不论哪种解释,都有不完善之处。因此,超光速现象还是一种猜测,超光粒子还在寻找之中。

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