第5章 超越光速(1)(1 / 2)

光速被認為是速度的極限,根據相對論觀點,任何信息或物理影響都不能傳播得比光更快。如果真是這樣,那我們所有的有關穿越時空、時間旅行的科學幻想,都是永遠也不可能實現的了。

我曾經思考過一個這樣的問題:太陽與地球的平均距離約為1.5億公裏,太陽光從太陽發出到達地球需要約八分鍾的時間;而到達冥王星,需要幾個小時。如果太陽突然崩潰消失了、它的引力也不存在了,地球是不是還要繞並不存在的太陽、在原有的軌道上運行八分鍾後才改變軌道呢?冥王星是不是還要在原有的軌道上繞已不存在的太陽繼續運行幾個小時呢?

太陽離銀河係中心約三萬光年,如果銀核崩潰消失了,太陽還要繞並不存在的銀核運轉三萬年嗎?

下麵我們就先了解一下電磁波吧。

3.1電磁波

英國物理學家、電磁理論的奠基者詹姆斯·麥克斯韋(James Maxwell,1831年—1879年)在總結前人研究電磁現象的基礎上,建立起完整的電磁波理論,預言了電磁波的存在,並推導出電磁波與光具有同樣的傳播速度,認為光也是一種電磁波。1887年至1888年間,德國物理學家海因裏希·赫茲(Heinrich Hertz,1857—1894年),在實驗中證實了電磁波的存在。之後,人們又進行了許多實驗,不僅證明了光是一種電磁波,而且發現了更多形式的電磁波,它們的本質完全相同,隻是波長和頻率有很大的差別。理論上電磁波的頻率可以從零到無窮大,實際上我們所掌握的電磁波的頻率範圍是有限的。電磁波頻率的範圍稱為電磁波譜。

根據麥克斯韋的電磁波理論,隨著時間變化的電場能產生相應變化的磁場,反之亦然。因此,一個振蕩中的電場會產生振蕩的磁場,而一個振蕩中的磁場又會產生振蕩的電場,這些連續不斷的振蕩中的電場和磁場共同地形成了電磁波。

打開任何一本介紹電磁波的書、或者是基礎物理理論的電磁波章節。電磁波是電磁場的一種運動形態,這個圖就是一種電磁波的運動形態的展示。

電磁波是在振蕩的電場與磁場的相互變換中運動傳播的,其電場、磁場與其運動傳播的方向三者之間互相垂直。振幅沿傳播方向的垂直方向作周期性交變,其強度與距離的平方成反比;電磁波是能量的一種,任何位置的能量功率與振幅的平方成正比。

電磁波以每秒約30萬公裏的速度傳播,電磁波從波源發射出來後,並不依賴於波源而存在。例如,如果有一顆距地球一萬光年的超新星爆發,瞬間釋放出巨量的電磁輻射後很快就成為一個黑洞。然而它已經放出的電磁波是不會因為發射源變成黑洞而消失的,一萬年後,那些電磁波的一部分就會到達地球而被我們觀測到。

1987年2月23日,天文學家目睹了400多年來最明亮的一起超新星爆炸事件。隨後的幾個月內,這顆被稱為1987A的超新星一直光彩奪目。這顆超新星距離地球16.3萬光年,位於大麥哲倫雲中。事實上,它是在公元前161000年左右爆發的,但它的光直到1987年才抵達地球。

由於電磁波振幅的強度與距離的平方成反比,AB之間的距離越遠,B處的接收到的電磁波的能量就越弱。所以,利用電磁波傳遞信息時,根據A處發射源的發射功率、及B處接收器的靈敏度,就存在一個有效的傳遞距離。眾所周知,手機的通信是經過了附近的基站係統接收後,再經移動交換係統等設備的組成網絡傳遞到對方的。

3.2磁場

雖然我是從太陽消失的假設開始思考引力場的速度的問題,但眾所周知,我們目前尚無法在實驗條件下製造出一個強引力場來。這一節我們就不討論引力場的問題了,也不討論電場,隻說說磁場,用一個大型超導螺線管可以產生很強的磁場,人體接近它也沒有什麼危險。

磁場是在一定空間區域內連續分布的矢量場,磁場在空間裏的任意位置都具有方向和大小。磁力線是不中斷、不交叉的閉合的曲線;值得我們特別注意的是,越是逼近螺線管中央的磁力線,其閉合環路的路徑就越是逼近無窮遠。因而,一根逼近無窮遠路徑的磁力線,我們可以把它看作是直達宇宙的邊緣後又轉了回來。如果我們將螺線管中的電流關閉,螺線管產生的磁場消失後,在宇宙中絕對不會再有該螺線管產生的磁場存在。也就是說,宇宙中不存在磁場場源消失後,還在宇宙空間運行的磁場。這一點與電磁波決然不同。

現在我們已知: