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你可能跑不过自己的影子,因为黑暗比光速还快?  

2018-04-16 12:21:12|  分类: 【科普技术】 |  标签: |举报 |字号 订阅

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   光在真空中以299792458m/s的速度行进,根据狭义相对论,宇宙中所有物质运动及信息传播的速度都无法超过它。然而有一个问题你想没想过:黑暗是否也有速度?

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我们先看黑暗的起源:光源被非透明的物体遮挡后,在其背后会投射出一段黑暗区域。其中,光源被彻底切断的区域叫做「本影」,身处其中时将感受到真正的黑暗。例如,地球遮挡了太阳的光源,其本影范围长达140万公里,在这个区域内,暗无天日。

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那么,如何计算黑暗的速度呢?以我们熟悉的手影为例,手掌遮住光源后,其形状以阴影的形式,被投射到墙壁上,映下的黑暗偏离本体、无比巨大。

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假设我们的手掌平行于墙壁运动的速度为v,光源到墙壁的距离为D,光源到手掌的距离为d,那么,阴影的速度将是D/d*v。而当手掌与墙壁形成一定角度时,黑暗的速度将变得更快。

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根据这个公式,如果用强光照射,将手掌的阴影投射到月球上,因为距离相当长,即使你随便移动一下手指,阴影就能随之跨越整个月球:由此看来,黑暗的速度确实可以比光快?

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但实际上,阴影并没有完成真正意义上的运动。之所以会产生阴影速度超越光速的幻觉,是因为我们错将阴影想象成了一种具有物理实体的存在,而它们,其实只是一块三维区域的横截面。

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所以正确的说法是:黑暗并不是以阴影的形式从A点瞬间移动到了B点,而是以光速从你的手掌移动到了A点,又以光速从你的手掌移动到了B点。说白了,每一道阴影,都只是一道缺少光的间隙。美国天体物理学家Neil deGrasse Tyson曾阐述,从严格意义上来说,黑暗就是没有光子,所以根本没有速度。

  光就是一种电磁波,而光波之间彼此相遇的过程,与这个剪刀例子中刀刃的合并过程异曲同工。

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光波作为一种横波,当其他条件稳定时,其波峰与波峰碰撞则会产生更大的波峰,使光更亮;波谷遇上波谷则会产生更大的波谷,使光更暗;而当波峰遭遇波谷时则会互相抵消,瞬间形成黑暗。

 但是驾驭黑暗,听起来就有些怪怪的。光速最重要的定义就在于:任何携带信息或能量的物质都无法超越它,那么,黑暗是否携带了信息或能量?目前为止,黑暗还无法做到这点,即使达到超光速,却难以利用。

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恰如动画片和诸多影视作品中表现的那样,反派虽然疾风闪电酷到爆炸,但还是打不过自带光环的正义主角;黑暗即使在某种角度上超越了光,但仍免不了领盒饭的命运。

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——来源:中科院物理所

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