文章图片
文章图片
文章图片
最近有粉丝私信我 ， 他看到一篇科普文章说发现了“超光速”高能粒子 ， 但事实上超光速只是我们的光学错觉 ， 他想知道光学错觉是怎么超光速的 。
我看了一下他发过来的文章 ， 内容大概是这样的 。 2017年8月17日 ， 人类第一次探测到中子星合并的引力波 ， 随后我们也探测到合并后产生的高能粒子 。 但是 ， 10月12日发表在《自然》杂志的文章表示 ， 这些高能粒子的飞行速度达到了7倍光速 。 我们知道宇宙中物质的极限速度为光速 ， 7倍光速明显就违背了狭义相对论 ， 因此它不是我们所认为的传统速度 。
事实上 ， 它是一种横向速度 ， 也就是喷流速度在天球的投影速度 。 如下图所示 ， 高能粒子沿着路径AB以速度v运动 ， 我们在O点处观测该喷流 。 在时间t1一束光从A点处发出 ， 在时间t2一束光从B点发出 。 而在时间t1'时我们接收到A点发出的光 ， 在时间t2'时我们接收到B点发出的光 。 由于高能粒子距离我们很远 ， 所以Φ角非常小 ， OC可以看成与OB相等 。
首先 ， 高能粒子从A到B的时间差是δt=t2-t1 。 因此 ， AB两点之间的距离为AB=vδt 。 之后 ， 我们可以根据直角三角形的性质 ， 得出AC=vδt cosθ ， BC=vδt sinθ 。
我们可以利用光速得到t1'与t1之间的关系：
同样 ， 我们可以得到t2'与t2之间的关系：
于是 ， 我们接收到两点发出的光的时间差δt'就有以下关系：
而高能粒子在它与地球连线相垂直的方向上运动的距离为vδt sin?θ ， 因此横向速度为：
【高能粒子以超光速冲向地球，爱因斯坦错了吗】如果我们让速度v足够接近光速 ， 并且θ角足够小的话 ， 那么横向速度就可以超过光速了 。 以那篇论文的高能粒子为例 ， 实际上它的飞行速度是99.97%的光速 ， θ角大约为16度 ， 因此我们能得到横向速度大约为7倍光速 。
推荐阅读
- 虫洞带你穿越时空，瞬间跨越数万光年的浩瀚距离！
- 神秘粒子以“光速的7倍”向地球飞来？爱因斯坦的棺材板压不住了
- 你是如何理解“质量缺口假设”的？还有比这更难的问题吗？
- 如果人类有光速飞行器，能以一秒一光年飞行，未来能冲出宇宙吗？
- 爱因斯坦为何歧视中国人，杨振宁揭秘真实原因，一语惊醒无数人
- 太阳系存在“第二地球”？专家已证实有大气层，具备孕育生命条件
- 荒诞无比的《进化论》，笑点在哪？
- 宇宙起源于大爆炸，那么大爆炸之前是什么呢？诺奖得主给出答案！
- 为何像贝多芬、牛顿那样的天才们都选择不要后代？说出来别不信！