问题

人眼能看见超过光速运动的物体嘛?

回答
人眼无法看到超过光速运动的物体。这是一个基于物理学基本原理的结论。以下是详细的解释:

1. 光速是速度的上限

根据爱因斯坦的狭义相对论,光速(在真空中约每秒299,792,458米)是物质和信息传递的绝对速度上限。没有任何有质量的物体能够达到或超越光速。这是因为当一个物体的速度接近光速时,它的质量会趋于无穷大,需要无穷大的能量才能使其速度再增加一分一毫。

2. 我们如何看见物体?

人眼之所以能看见物体,是因为物体反射或发出的光子进入我们的眼睛,并在视网膜上引起反应,这些信号最终被大脑处理成我们所感知到的图像。这个过程是基于光在空间中传播的。

3. 为什么超过光速的物体是看不见的?

如果一个物体能够以超过光速的速度运动,那么它在我们周围的物理空间中的存在将与我们接收到它的光信号的“时刻”之间存在一个根本的悖论:

“信号”永远无法到达我们: 即使这个物体发出了光(或者它本身就是光源),由于它运动的速度比光传播的速度还要快,这些光子永远也追不上我们,或者说,它们发出的瞬间就远远地将我们抛在了后面。因此,我们永远无法接收到来自该物体的任何视觉信息。
“看见”的定义失效: “看见”意味着我们接收到物体在某个特定时间点发出的光。如果物体以超光速运动,那么它在发出光的那一刻,就已经从我们的“视线”范围(即使理论上存在,也远远超出了我们能够接收到它的光的范围)中消失了,并且以我们永远无法追上的速度远离。

4. 即使是理论上的超光速运动也无法被“看见”

想象一下一个物体以超光速从你眼前“闪过”。

如果你在它后面: 它的光信号永远追不上它,所以你不会看到它“经过”。你只能看到它在我们这个宇宙中的“过去”的某个时间点发出的光(如果它之前发出过的话),但这不是它“现在”的超光速运动。
如果你在它前面: 如果它以超光速接近你,那么在你接收到它发出的光之前,它就已经到达了(或者更准确地说,我们无法预知它何时会以超光速出现,因为它的“出现”本身就违反了我们对因果律的理解)。

5. “时间膨胀”和“长度收缩”不是超光速的证据

相对论确实描述了当物体速度接近光速时会发生“时间膨胀”和“长度收缩”的现象。但这些现象只发生在接近光速时,并且是相对于观察者而言的。它们并不意味着物体本身能够突破光速的限制。例如,对于一个接近光速运动的观察者来说,它自身的时间和长度是正常的,而对于静止的观察者来说,它会经历这些效应。但这些效应的极限仍然是光速。

6. 所谓的“超光速现象”和误解

在某些科学领域,可能会出现看似“超光速”的现象,但这些通常是误解或特定情况下的描述,并非真正的物体以超光速运动:

量子纠缠(Quantum Entanglement): 纠缠粒子之间会表现出一种奇特的关联,测量一个粒子的状态会瞬间影响另一个粒子的状态,无论它们相距多远。然而,这种关联并不能用来传递信息,因此不违反相对论的“不能用超光速传递信息”的原则。它更像是两个相互关联的骰子,你掷出第一个,立刻知道第二个的结果,但这个“知道”并不是信息在传递。
宇宙膨胀(Cosmic Expansion): 遥远的星系正在远离我们,而且越远的星系远离的速度越快。在宇宙尺度上,有些遥远的星系相对于我们确实以超过光速的速度远离。但这并不是因为这些星系本身在空间中以超光速运动。而是因为它们所在的空间本身在膨胀。这就像你在一个不断被拉伸的橡皮膜上画两个点,即使这两个点相对于橡皮膜没有移动,它们之间的距离也会随着橡皮膜的拉伸而增大,并且远处的点之间的相对速度会更高。这里是空间在膨胀,不是物体在空间中超光速移动。

总结来说:

人眼依赖于光来“看见”物体。而光本身的速度在真空中是绝对的上限。任何物体如果能以超过光速运动,那么它发出的光信号将永远追不上它自己,或者说,我们永远无法接收到它在我们运动状态下的视觉信息。因此,人眼无法看见超过光速运动的物体。这是一个基于我们当前对宇宙物理学理解的坚实结论。

网友意见

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超过介质中光速的物体会产生切伦科夫辐射,人眼可以看到其中的蓝色可见光。

量子真空可以产生切伦科夫辐射阿斯卡莱恩效应。若有普通飞行超过真空光速的粒子从太空中通过,仪器可以发现它,肉眼则要看那些效应堆出的可见光光子够不够多。对科幻作品里常见的超光速飞行器来说,那效应是肉眼可见的。

曲速飞行的实质超光速物体周围的物理现象看起来和常规物质截然不同,肉眼可以看出那之中受影响的可见光的变化。

若有通过虫洞来实质超光速的物体,那个虫洞每一端都会表现为黑洞,肉眼可以看到那黑洞与周围的物质互动产生的吸积盘、相对论性喷流之类释放的大量光子。

理论上,卡西米尔真空可以让光子通过它时的速度略微超过真空光速。如果你能造出足够膨大的卡西米尔真空,这效应可以被仪器测量,在足够大的距离上肉眼可以看出时间差。

此外,假想的快子有可能不与速度在真空光速以内的物体互动,那就无法靠人类现有的技术观测到。 但如果它带电荷或参与弱相互作用,切伦科夫辐射或阿斯卡莱恩辐射就会在它从仪器附近通过的时候暴露它的存在,肉眼则要看有没有足够数量的快子堆出足够多的可见光光子。

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