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【宇宙迷宮】拆解光速極限之謎 超光速飛行有冇可能?

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建立時間 (HKT): 0316 08:00

睇壹仔不止要娛樂,也不止要看踢爆,而是要有「得益」,得益包括思想上和知識上,我們才不會白活一場,這個《宇宙迷宮》節目,由科普達人李偉才先生,帶大家進入宇宙,了解自己所處的時空。了解宇宙的大,安份自己的小。(編按)

科幻電影常以「超光速」作題材,《星球大戰》的千歲鷹號(Millennium Falcon)聲稱具備超光速引擎,拉下控制桿便可跳入「超空間飛行」(Hyperspace Jump),而最近上映的《Marvel隊長》(Captain Marvel),主角也能以超光速飛行。但事實上,光速是宇宙中的速度極限,所謂「超光速」是否存在?

要了解光速極限之謎,我們要追溯到19世紀末。當時的科學家已經知道光是一種電磁場的波動。但按照他們的認知,任何波動都必須透過一個「介質」來傳遞,例如水波的介質是水,聲波的介質是空氣等。為了找出光波的傳遞介質,邁克爾遜(Albert A. Michelson)和莫雷(Edward W. Morley)這兩位物理學家,在1887年做了一個著名的實驗,但結果是什麼也找不到。

但這個表面失敗的實驗,確立了一個有違直觀,但十分重要的事實,這便是無論我們沿著地球運動的方向量度,還是背對這個方向量度,光的速度都是恆常不變的。結果,「光速恆常不變」成為了愛因斯坦建立相對論的關鍵原理。

愛因期坦在1905年發表「狹義相對論」,指一些以往我們以為是固定不變的物理量,如質量、長度和時間流逝的速率,原來都會隨著物體運動的速度作出改變。我們一直沒有察覺這些改變,是因為它們只會在接近光速的時候(例如90%光速以上),才會變得顯著。

當一個物體的速度趨近光速時,它的質量會不斷增加,以至到光速時會變成無限大。同時,它的長度會不斷縮短,最終達到光速時會變成零。更匪夷所思的是,它的時間流逝速率會不斷減慢,到達光速時會停頓下來。因此,我們可以證實光速是宇宙中的極限。

百多年來,以上的理論推導已經受到無數實驗的證實,所以科幻電影中的超光速飛船,按現有的科學理論是無法實現的。



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