一种可能的超光速理论.doc

《一种可能的超光速理论.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、一种可能的超光速理论谭强（广西南宁一点通教育咨询中心）摘要：证明“时间机器”不可能存在；从“狭义相对性原理”和“光速不变原理”出发，得到一个过去被忽略的数学解，从而建立一种可能的超光速理论，推测“超光速粒子”具有“负质量”和完全穿透性，是一种新的物质形式。关键词：爷孙悖论；时间机器；超光速；超子；有限宇宙；负质量；完全穿透性引言现代科学家推算：银河系的直径约为10万光年，拥有大约两千亿颗恒星。宇宙究竟有多大谁也不知道，按大爆炸理论假设，宇宙的直径约为300亿光年。也就是说，假如宇宙只有地球那么大，那么银河系大约只有羽毛球场那么大。目前人类制造的飞得最快的

2、战斗机，其速度也不到光速的万分之一，就算人类已经制造出接近光速的宇宙飞船，要想横穿银河系也得花10万年时间。宇宙中恒星的数量可由此可推算。试问，在这如此众多的恒星周围，难道只有地球才具有生命吗？答案当然是否定的。1977年，美国抓住难得的机会，向太空发射了能够飞离太阳系的“旅行者”号飞船，携带人类的语音和图像信息，企图让外星人获取。如果是以最外侧的海王星轨道为准，飞船飞了30多年，也仅到达太阳系的边缘。世界著名数学家华罗庚曾提出把“数形关系（勾股定理）”带到其他星球，作为地球人与其他星球“人”进行第一次“谈话”的语言。英国行星学家曾经预测，在我们的银河系

3、至少有不少于3.5%的星球可能存在生命，而2010年9月，美国天文学家们的一项新发现似乎证明了他们的这一理论。卡耐基华盛顿研究所和加州大学的科学家们，用凯克-1光学望远镜——目前世界上最大的光学望远镜，发现距离太阳系20光年远的天秤座星群中存在着一个表面覆盖着液态水以及具有引力的天体。科学家给这个天体命名为“581g”，它围绕红矮星葛利斯（Gliese）581公转，自转周期为37天。这是科学家迄今为止发现的最适合生命存在的地外星球。然而，用现有的技术到达那里至少需要35万年之久。如果没有超光速飞行器，也许人类想遨游宇宙的梦想就永远是幻想。由于“弯曲的空间

4、”似乎只是一种数学概念而并非物理真实【1】，故而试图通过“虫洞”到达遥远深空的想法，似乎只是痴人说梦，自欺欺人。　　不论是从国家长远发展的战略，还是人类探索地外文明的需要考虑，进行超光速研究都有非常重要的意义。当然，现在就谈设计光速飞船或者超光速飞船还为时尚早，但是应该探讨这件事的可能性。1“爷孙悖论”与时间机器在讨论“超光速”以前，让我们首先了解“爷孙悖论”与“时间机器”。人类不断地制造出越来越先进的交通工具，可以供人们在三维空间内自由地旅行，那么，是否可以制备一种“机器”沿时间轴在一维时间内旅行呢？早在两千多年前，我国大思想家惠施就提出过逆时间旅行的

5、可能性，所谓“今日适越而昔来”，就是说“今天出发到越国去，昨天就到达了”。1895年，英国科幻作家威尔斯（Wells）在他的《时间机器》一书中也提到了这一想法。如果说这些还只是一些想象，美国作家萨根（Sagan）在1985年根据当时的一些研究成果创作的《接触》，就有了一定的物理基础。该书提出利用黑洞作为快速旅行的工具，可以进入“时间隧道”回到自己的过去。三年以后，以托恩（Thorne）为首的几位物理学家从现代理论物理学出发认真研究了时间机器的可能性，他们发现，现代理论物理不能完全排除将来的先进文明有可能制造出时间机器。这一惊人结论立即引起了理论物理学界和

6、哲学界的广泛兴趣和激烈争论，有人甚至认为到现在为止也仍然是一个有待解决的研究热点。要了解“时间机器”(timemachine)或“时间隧道”，必须知道“虫洞”(worm-hole)的概念，它是指连接两个不同宇宙或同一个宇宙的的两个不同部分的通道或捷径。狭义相对论讨论的是无引力的平直时空，它是一个处处均匀、各向同性的单连通流形（单连通是只任意一条闭合曲线可以收缩为一点）。但是，爱因斯坦广义相对论认为，存在引力的真实时空是弯曲的，当引力非常强时（例如黑洞）时空的涨落非常厉害，没有理由认为宇宙的时空流形拓扑一定是平凡的单连通的。例如，由弯曲时空量子场论知道，在

7、普朗克尺度附近，物质场的量子涨落将使得时空发生涨落，其结果是时空流形出现泡沫结构或多连通结构，从而在时空各处出现手柄（handle）或虫洞。霍金也曾经指出，当黑洞由于霍金蒸发而完全消失时，一个最自然的解释是掉入黑洞的粒子将进入一个由我们的母宇宙分岔出去的子宇宙中去。无论是前一例出现的微观虫洞或后一例中的宏观子宇宙，皆足以说明宇宙可能具有复杂的多连通结构，可能存在虫洞。早在1935年，爱因斯坦和罗逊（Rosen）就曾研究了史瓦西时空镶嵌图的拓扑性质,发现史瓦西时空内部存在一种连接两个宇宙的通道，即爱因斯坦-罗逊桥，这是第一个洛伦兹虫洞（EinsteinA,

8、RosenN,1935）。但是研究表明，任何信号都不可能通过这样的虫洞，所以也称