速度是探索宇宙的最快途徑，從古至今人類都在不斷的提升速度的快慢，古時(shí)候由于人類的科技不夠發(fā)達(dá)，所以古人出行基本上都是依靠馬車或者是步行，后來隨著人類科技的發(fā)展，人類發(fā)明了先進(jìn)的交通工具，比如說汽車、火車、飛機(jī)、輪船、火箭等等，這些交通工具使得人類出行變得越來越快，根據(jù)科學(xué)家的研究我們能夠知道。光速是宇宙中最快的飛行速度，光速大約是每秒30萬公里，以這樣的速度，一秒鐘能夠繞地球7圈半，對(duì)于人類來說，光速已經(jīng)超出了人類的認(rèn)知，目前人類的飛行速度連光速的十分之一都達(dá)不到，光速能夠有如此之快的速度，主要是因?yàn)楣庾邮菦]有質(zhì)量的。
光子是目前人類在宇宙中發(fā)現(xiàn)的最為神秘的物質(zhì)之一，到今天，科學(xué)家對(duì)光的認(rèn)知也是有限的，光到底有哪些神秘的特性？
曾經(jīng)著名的物理學(xué)家愛因斯坦說過，他用了50年的時(shí)間研究光的奧秘，但是最后發(fā)現(xiàn)，研究出現(xiàn)的結(jié)果都是錯(cuò)誤的，光的最明顯的特性是它的速度，光速大約是每秒30萬公里，和人類現(xiàn)在的火箭比起來，光速實(shí)在是太快了，而且光子在靜止的時(shí)候是沒有質(zhì)量的，我們知道世界上除了光子之外，任何物質(zhì)都是有質(zhì)量的，小到一粒塵埃，大到一顆恒星，都是有質(zhì)量的，但是光子靜止的時(shí)候是沒有質(zhì)量的，這讓科學(xué)家感到非常驚訝，畢竟沒有質(zhì)量的物質(zhì)人類也是第一次發(fā)現(xiàn)。
如果說質(zhì)量是零，那么就相當(dāng)于沒有，但是光速還能夠存在宇宙中，這本身就是一件非常矛盾的事情，到現(xiàn)在為止，科學(xué)家也無法解釋光子質(zhì)量的奧秘，除此之外，光還有波粒二象性，根據(jù)科學(xué)家的研究我們能夠知道，光是波也是一種粒子，在我們現(xiàn)有的認(rèn)知當(dāng)中，只有光是有兩種性質(zhì)的，它既是波也是粒子，為什么光子這么神奇？目前科學(xué)家也無法解釋，而且光還能夠折射，當(dāng)一束光穿過水面之后，就會(huì)發(fā)生折射，光在穿過水面或者是玻璃的同時(shí)，還會(huì)有一少部分光會(huì)折射到其它地方去，但是為什么光子不能夠全部折射過去呢？現(xiàn)在科學(xué)家也在積極的研究光子的奧秘。
我們所看見的光就是一種顏色，但其實(shí)光是由七種顏色組成的，我們的肉眼是沒有辦法直接看到光的顏色，必須通過特殊的工具才能夠看到，我們?nèi)庋鬯匆姷陌坠馐怯杉t、橙、黃、綠、藍(lán)、顁、紫等各種色光組成的復(fù)色光，紅、橙、黃、綠等色光又叫做單色光，為什么光會(huì)有這么多種顏色？現(xiàn)在科學(xué)家也在研究當(dāng)中，在光的這么多種特性當(dāng)中，人類最好奇的還是光的速度，光速是宇宙中的最快速度，為什么光速能夠有這么快呢？而且光速這么快？人類是如何計(jì)算出來的？在1676年，丹麥科學(xué)家奧勒.羅默通過一種特殊的天文現(xiàn)象，首次證明了光速是有限的，他利用木衛(wèi)一證明了光速是有限制的，木衛(wèi)一是木星的一顆天然衛(wèi)星，平均直徑達(dá)到了3642公里。
是木星的第四顆衛(wèi)星，當(dāng)年伽利略在1610年的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)了這顆衛(wèi)星，根據(jù)科學(xué)家的觀測(cè)我們能夠知道，木衛(wèi)一有一種特殊的表現(xiàn)，那就是它會(huì)有規(guī)律地消失，過一段時(shí)間之后，它又會(huì)在另一個(gè)位置上出現(xiàn)，這到底是怎么回事呢？其實(shí)這是木衛(wèi)一被木星遮住了，當(dāng)時(shí)奧勒.羅默利用木衛(wèi)一軌道陰影交替的時(shí)間，計(jì)算出了木衛(wèi)一軌道周期是42小時(shí)25分鐘16秒，一般情況下，天體運(yùn)動(dòng)的軌跡是不會(huì)發(fā)生改變的，所以這位科學(xué)家認(rèn)為，木衛(wèi)一應(yīng)該是每隔42小時(shí)25分16秒會(huì)被木星遮住一次，后來這位科學(xué)家經(jīng)過多年的研究發(fā)現(xiàn)，地球距離木星最遠(yuǎn)的時(shí)候，木衛(wèi)一的出現(xiàn)的時(shí)間比地球距離木星最近的時(shí)候多了22分鐘。
這位科學(xué)家認(rèn)為，多出來的這22分鐘就是光子從地球到木星上所用的時(shí)間，通過這個(gè)方式，這位科學(xué)家計(jì)算出光速大約是每秒21萬千米，雖然說這個(gè)數(shù)值和現(xiàn)在人類計(jì)算出來的光速差距很大，但是能夠在那個(gè)年代將光速計(jì)算出來，已經(jīng)非常了不起了，后來到了1728年，科學(xué)家詹姆斯.布雷德利用光行差，計(jì)算出了光速大約是每秒29.8萬公里，這個(gè)數(shù)值和現(xiàn)在人類計(jì)算出了的數(shù)值是一樣的，雖然奧勒.羅默計(jì)算出來的光速是有誤差的，但是這個(gè)特殊的天文現(xiàn)象也證明了光速是有限制的，是誰限制了光的速度？目前科學(xué)家也在積極研究光速的奧秘，根據(jù)愛因斯坦的理論我們能夠知道，任何有質(zhì)量的物體都無法超越光速，也不可能達(dá)到光速。
在狹義相對(duì)論中有一個(gè)結(jié)論，物體的質(zhì)量會(huì)隨著速度的增加而增加，因而在速度接近光速的時(shí)候，物體的質(zhì)量也會(huì)趨向于無限大，如果想要進(jìn)一步加速，那么就要消耗無窮多的能量，這顯然是不可能的，因此光速是不可能被超越的，因?yàn)橐坏┏焦馑?，時(shí)間就會(huì)倒流，這樣因果定律會(huì)被打亂，最典型的案例就是祖父悖論，如果一個(gè)人超光速，就會(huì)導(dǎo)致其時(shí)光倒流，這個(gè)人回到外祖父和外祖母結(jié)婚的那一天，然后殺死自己的外祖父，這樣就不會(huì)有他的媽媽，也不會(huì)有他的存在，不過這個(gè)人怎么會(huì)在未來穿梭回來再把自己的外祖父殺死呢？這會(huì)導(dǎo)致整個(gè)世界的時(shí)空因果關(guān)系錯(cuò)亂，完全違背了因果律。
如果說我們?cè)谝惠v快速行駛的火車上，這輛火車的速度是每秒100米，那么我們順著火車前進(jìn)的方向奔跑，奔跑的速度是每秒5米，如果這么計(jì)算的話，那么我們前進(jìn)的速度大約是每秒105米，但是如果這輛火車以光速行駛，而我們順著火車奔跑，通過公式計(jì)算出來，我們的速度還是光速，這也就是說光速是不可能被超越的，目前來看，光速無法超越的理論是正確的，現(xiàn)在科學(xué)家也在積極的研究光速的奧秘，那么光子具有波和粒子兩種性質(zhì)這是怎么回事呢？在1905年，愛因斯坦提出了光電效應(yīng)的光量子解釋，這時(shí)候人類開始意識(shí)到光波同時(shí)具有波和粒子的雙重性質(zhì)。
而證明光具有兩種性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)就是雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，曾經(jīng)著名的物理學(xué)家牛頓認(rèn)為，光是一種粒子，但是惠更斯認(rèn)為光是一種波，為了證明他們的觀點(diǎn)，科學(xué)家做了一次關(guān)于光的實(shí)驗(yàn)，其實(shí)這個(gè)實(shí)驗(yàn)也是很簡(jiǎn)單的，科學(xué)家利用光源朝著擋板進(jìn)行發(fā)射，然后看光子穿過擋板之后墻上面的形狀，如果墻上面出現(xiàn)兩道杠，那么就說明光是粒子，因?yàn)樵诠饨?jīng)過擋板的時(shí)候，有一部分光子會(huì)被擋住，所以光子沒有辦法全部打在后面的墻上，墻上會(huì)留下兩道杠，如果光是一種波，那么它會(huì)在墻上留下斑馬線，科學(xué)家做完第一次實(shí)驗(yàn)之后，發(fā)現(xiàn)墻上留下了兩道杠。
這時(shí)候科學(xué)家認(rèn)為光就是粒子，但是做第二次實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，出現(xiàn)了神奇的現(xiàn)象，光在墻上出現(xiàn)了波紋的形狀，這到底是怎么回事呢？為了看清楚光子的運(yùn)動(dòng)軌跡，科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)中安裝了一個(gè)探測(cè)器，科學(xué)家安裝探測(cè)器的目的就是為了能夠看清楚光子是從哪一個(gè)縫隙中穿過去的，不過科學(xué)家在觀測(cè)過程中發(fā)現(xiàn)，干涉條紋居然消失了，難道人類的觀測(cè)還會(huì)影響實(shí)驗(yàn)的結(jié)果？科學(xué)家認(rèn)為，在這個(gè)實(shí)驗(yàn)沒有觀測(cè)者的時(shí)候，粒子處于疊加狀態(tài)，這個(gè)疊加狀態(tài)通過雙縫的時(shí)候有一半通過A縫隙，另一半通過B縫隙，沒有觀測(cè)者就意味著沒有人能夠證明光子走了哪條縫隙，這個(gè)時(shí)候粒子就處于疊加狀態(tài)。
看到的現(xiàn)象就是粒子的形態(tài)，但是由于粒子非常渺小，所以沒有任何人能夠直接觀測(cè)到它，在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，只看結(jié)果的話，不在中間加以探測(cè)，人類永遠(yuǎn)都不知道粒子到底是從哪個(gè)縫隙中過去的，這會(huì)導(dǎo)致光子一直處于疊加狀態(tài)，最終形成了干涉條紋，但是如果要使粒子的疊加狀態(tài)崩塌，那么就對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行觀測(cè)，看它是從A走還是B走，一旦看到了粒子從其中一條縫隙中走，事實(shí)就已經(jīng)注定了，粒子的路徑也被固定了，所以干涉條紋就消失了。這個(gè)實(shí)驗(yàn)告訴我們，觀測(cè)者能夠改變事物的最終結(jié)果，而這個(gè)實(shí)驗(yàn)也被稱為是量子力學(xué)中的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，很多人看了這個(gè)實(shí)驗(yàn)之后，覺得我們的世界是虛擬的。
光子確實(shí)非常神奇，不過如果按照愛因斯坦的理論，任何有質(zhì)量的物體都無法達(dá)到光速，也不可能超越光速，那么人類探索宇宙基本上就沒有希望了，人類從走出地球之后就一直想要知道宇宙到底有多大？現(xiàn)在人類的飛行速度連太陽系都沒有辦法飛出去，不過隨著人類科技的進(jìn)步，人類一定能夠?qū)w船的速度大幅度地提升，不過如果人類無法超越光速，那么是不是人類就沒有辦法探索宇宙的奧秘？對(duì)于人類來說，光速大約是每秒30萬公里，這個(gè)速度已經(jīng)非?？炝?，但是對(duì)于宇宙來說，這個(gè)速度并不是很快，因?yàn)橛钪婵臻g實(shí)在是太大了，根據(jù)科學(xué)家的研究我們能夠知道，銀河系的范圍達(dá)到了20萬光年。
比銀河系大的星系是本星系群，在本星系群的外面還有室女座超星系團(tuán)，比室女座超星系團(tuán)更大的星系是拉尼亞克亞超星系團(tuán)，目前人類能夠觀測(cè)到的宇宙直徑達(dá)到了930億光年，而這還不是宇宙的全部范圍，宇宙到底有多大？
現(xiàn)在科學(xué)家也在積極的研究當(dāng)中，如果按照光速來說，那么想要穿過銀河系，至少需要20萬年的時(shí)間，對(duì)于人類來說，20萬年的時(shí)間實(shí)在是太漫長(zhǎng)了，而且我們的宇宙還是不斷的膨脹當(dāng)中，在20世紀(jì)初的時(shí)候，美國(guó)物理學(xué)家埃德溫.哈勃在觀測(cè)星系的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)星系中的光譜出現(xiàn)了紅移現(xiàn)象，這個(gè)現(xiàn)象表明，這些星系正在遠(yuǎn)離我們，看到這個(gè)現(xiàn)象之后，埃德溫.哈勃提出了一個(gè)大膽的猜想。
那就是我們的宇宙還在不斷的膨脹當(dāng)中，這個(gè)觀點(diǎn)提出來之后，很多科學(xué)家對(duì)星系進(jìn)行了觀測(cè)，最后發(fā)現(xiàn)埃德溫.哈勃的理論是對(duì)的，這個(gè)理論讓人類對(duì)宇宙有了新的認(rèn)知，而且也讓科學(xué)家感到絕望，如果宇宙一直膨脹下去，那么我們或許永遠(yuǎn)都無法找到宇宙的邊緣，而且人類真的沒有辦法超越光速，那么我們會(huì)被永遠(yuǎn)的困死在銀河系內(nèi)，科學(xué)家經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，目前宇宙中百分之97的星系都和我們失去了聯(lián)系，我們看到星系都是它們之前的樣子，這是因?yàn)楣庠谟钪嬷袀鞑ナ怯邢薜?，所以?dāng)這些光子傳播到地球上的時(shí)候，已經(jīng)過去了幾億年或者是幾十億年的時(shí)間。
科學(xué)家認(rèn)為，人類想要真正的了解宇宙的奧秘，那么我們就必須飛出太陽系，并且突破光速的限制，只有這樣，人類才能夠揭開宇宙誕生的奧秘。
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