我們都知道,是光速,或者更精確地說是光在真空中(以及時(shí)空沒有被彎曲或改變的地方)的速度。
光速,通常用字母c表示,沒有任何東西的速度可以超越它。但我們不免好奇,有沒有可能存在著某些方法,可以使其他物質(zhì)可以超越光速?或許不在真空里,而是在其他介質(zhì)里?
我們都熟悉水的折射現(xiàn)象,以及陽光穿越三棱鏡后散射成彩虹的顏色,之所以會發(fā)生折射或散射現(xiàn)象,是因?yàn)楣鈴囊环N介質(zhì)(空氣)進(jìn)入了另一種介質(zhì)(水、三棱鏡)。在空氣、水、三棱鏡中,光的行進(jìn)速度都會受到阻礙。我們可以想象,相對于虛無的真空,越是“致密”的介質(zhì)對光的阻礙就越大,光在這些介質(zhì)內(nèi)部傳播的速度也就越慢。
我們用折射率(n)來描述介質(zhì)對光的阻礙作用,比如,水對光的折射率為4/3,那么光在水中的速度只有真空中光速的3/4,也就是0.75c。
0.75c!這是否意味著我們可以將某些粒子加速到超過這一速度?
現(xiàn)在,讓我們準(zhǔn)備兩個(gè)粒子:光子和電子。我們把電子加速到接近光的速度,比如說光速的99.99%。
在真空中,我們會發(fā)現(xiàn),電子的傳播速度永遠(yuǎn)會慢光子一拍:
但一旦它們進(jìn)入到水中,電子就開始逆襲了!由于光子的速度會降低為原來的75%,而電子的速度幾乎不變。那么在水中,電子的速度就可以超越光的速度:
這就像是在龜兔賽跑中,不是讓烏龜像兔子一樣奔跑,而是設(shè)法讓兔子慢一點(diǎn),比如說在跑道上埋伏一些青菜和蘿卜來阻礙兔子。
能讓一個(gè)粒子“跑”得比光子還快,這本身就是一個(gè)很酷炫的事情,但還有更好玩的。
1934年,切倫科夫(Pavel Cerenkov)發(fā)現(xiàn),如果帶電粒子(比如電子)在電介質(zhì)中運(yùn)動的速度比光在這種介質(zhì)中運(yùn)行的速度快,帶電粒子就會發(fā)出藍(lán)色的光。這個(gè)現(xiàn)象如今被稱為切倫科夫輻射。(切倫科夫也因此獲得了1958年的諾貝爾物理學(xué)獎。)
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