你可能跑不過自己的影子,因為黑暗比光速還快?

光在真空中以299792458m/s的速度行進,根據(jù)狹義相對論,宇宙中所有物質(zhì)運動及信息傳播的速度都無法超過它。然而有一個問題你想沒想過:黑暗是否也有速度?

實際上科幻界一直在關注這個話題,有一部同名科幻作品《黑暗的速度》,曾榮獲2004年星云獎最佳長篇小說獎。

我們先看黑暗的起源:光源被非透明的物體遮擋后,在其背后會投射出一段黑暗區(qū)域。其中,光源被徹底切斷的區(qū)域叫做「本影」,身處其中時將感受到真正的黑暗。例如,地球遮擋了太陽的光源,其本影范圍長達140萬公里,在這個區(qū)域內(nèi),暗無天日。


而包裹在「本影」周圍的,則是略顯淡薄的「半影」,多個「半影」重疊之際,往往會使原來本不可見的「半影」發(fā)生視覺上的質(zhì)變,形成「陰影吸塑」:當生活中兩個背光物體彼此靠近卻并未接觸時,其陰影會率先交好、融合的原因,仿佛「黑暗之吻」。

那么,如何計算黑暗的速度呢?以我們熟悉的手影為例,手掌遮住光源后,其形狀以陰影的形式,被投射到墻壁上,映下的黑暗偏離本體、無比巨大。

圖片發(fā)自簡書App

假設我們的手掌平行于墻壁運動的速度為v,光源到墻壁的距離為D,光源到手掌的距離為d,那么,陰影的速度將是D/d*v。而當手掌與墻壁形成一定角度時,黑暗的速度將變得更快。

根據(jù)這個公式,如果用強光照射,將手掌的陰影投射到月球上,因為距離相當長,即使你隨便移動一下手指,陰影就能隨之跨越整個月球:由此看來,黑暗的速度確實可以比光快?

但實際上,陰影并沒有完成真正意義上的運動。之所以會產(chǎn)生陰影速度超越光速的幻覺,是因為我們錯將陰影想象成了一種具有物理實體的存在,而它們,其實只是一塊三維區(qū)域的橫截面。

所以正確的說法是:黑暗并不是以陰影的形式從A點瞬間移動到了B點,而是以光速從你的手掌移動到了A點,又以光速從你的手掌移動到了B點。說白了,每一道陰影,都只是一道缺少光的間隙。

美國天體物理學家Neil deGrasse Tyson曾闡述,從嚴格意義上來說,黑暗就是沒有光子,所以根本沒有速度。

但是,讓我們看看物理中著名的「超光速剪刀」:假設黑暗位于剪刀雙刃的交叉點,已合上的部分都是黑暗,未合上的部分都是光明,那么,合上剪刀的一瞬間,黑暗就相當于移動了一整個刀刃長度的距離。仔細觀察會發(fā)現(xiàn),刀刃向內(nèi)側運動的速度B,遠不及雙刃交叉點向外運動的速度A。

按照這個思路,如果將同樣一把剪刀的刀刃加長至1光年,那么在合上剪刀的1秒內(nèi),黑暗就可以行走完1光年的距離,是光速的365*24*60*60倍,直接完爆。

這堪比杠桿原理:給他一根足夠長的棍子,就能翹起地球。不過現(xiàn)實中根本無法造出這么長的剪刀,就算真的造出來了,估計連超人都沒法用力將它合上。

更關鍵之處在于,從物理學上講,剪刀是一種「剛性物體」,即便對其施加外力,它們也不會立刻做出響應。因為在這一過程中,構成剪刀的原子受外力作用,不斷向相鄰的原子傳播電磁力,告知它們即將迎來閉合狀態(tài)。而這種傳播速度,永遠無法超越光速。

不過,如果該模型被理想化,雙個刀刃都分離剪刀,在無摩擦的情況下自己動的話,那么就可以避開「剛性物質(zhì)」的限制,產(chǎn)生理想的效果,讓交叉點的黑暗真正快過光速。

巧的很,光就是一種電磁波,而光波之間彼此相遇的過程,與這個剪刀例子中刀刃的合并過程異曲同工。

光波作為一種橫波,當其他條件穩(wěn)定時,其波峰與波峰碰撞則會產(chǎn)生更大的波峰,使光更亮;波谷遇上波谷則會產(chǎn)生更大的波谷,使光更暗;而當波峰遭遇波谷時則會互相抵消,瞬間形成黑暗。

左右兩側各為一束光波,白色的彎曲條狀為波峰,中間夾雜的黑色區(qū)域則是波谷。當兩束光波以光速相撞時,黑白相交的區(qū)域則是黑暗,眼睛不花的話可以看到這部分衍生出的黑暗,以上下為方向快速運動。

如果將其中一束光波的波峰替換為黑色,另一束光波的波峰替換為紅色,之前的白色背景置換為全黑,此時再重復上面的操作,就會發(fā)現(xiàn),黑暗移動的速度,遠遠超越了光波移動的速度,光速。

這里確實比較難以理解,狂丸特意附上一張靜態(tài)對比圖:

總之,通過對光波的研究,黑暗的速度終于得到了證實,這么一來,人類豈不是可以利用黑暗突破光速,回到過去,實現(xiàn)時空旅行?

但是駕馭黑暗,聽起來就有些怪怪的。光速最重要的定義就在于:任何攜帶信息或能量的物質(zhì)都無法超越它,那么,黑暗是否攜帶了信息或能量?目前為止,黑暗還無法做到這點,即使達到超光速,卻難以利用。

恰如動畫片和諸多影視作品中表現(xiàn)的那樣,反派雖然疾風閃電酷到爆炸,但還是打不過自帶光環(huán)的正義主角;黑暗即使在某種角度上超越了光,但仍免不了領盒飯的命運。

?著作權歸作者所有,轉(zhuǎn)載或內(nèi)容合作請聯(lián)系作者
平臺聲明:文章內(nèi)容(如有圖片或視頻亦包括在內(nèi))由作者上傳并發(fā)布,文章內(nèi)容僅代表作者本人觀點,簡書系信息發(fā)布平臺,僅提供信息存儲服務。
  • 序言:七十年代末,一起剝皮案震驚了整個濱河市,隨后出現(xiàn)的幾起案子,更是在濱河造成了極大的恐慌,老刑警劉巖,帶你破解...
    沈念sama閱讀 228,546評論 6 533
  • 序言:濱河連續(xù)發(fā)生了三起死亡事件,死亡現(xiàn)場離奇詭異,居然都是意外死亡,警方通過查閱死者的電腦和手機,發(fā)現(xiàn)死者居然都...
    沈念sama閱讀 98,570評論 3 418
  • 文/潘曉璐 我一進店門,熙熙樓的掌柜王于貴愁眉苦臉地迎上來,“玉大人,你說我怎么就攤上這事。” “怎么了?”我有些...
    開封第一講書人閱讀 176,505評論 0 376
  • 文/不壞的土叔 我叫張陵,是天一觀的道長。 經(jīng)常有香客問我,道長,這世上最難降的妖魔是什么? 我笑而不...
    開封第一講書人閱讀 63,017評論 1 313
  • 正文 為了忘掉前任,我火速辦了婚禮,結果婚禮上,老公的妹妹穿的比我還像新娘。我一直安慰自己,他們只是感情好,可當我...
    茶點故事閱讀 71,786評論 6 410
  • 文/花漫 我一把揭開白布。 她就那樣靜靜地躺著,像睡著了一般。 火紅的嫁衣襯著肌膚如雪。 梳的紋絲不亂的頭發(fā)上,一...
    開封第一講書人閱讀 55,219評論 1 324
  • 那天,我揣著相機與錄音,去河邊找鬼。 笑死,一個胖子當著我的面吹牛,可吹牛的內(nèi)容都是我干的。 我是一名探鬼主播,決...
    沈念sama閱讀 43,287評論 3 441
  • 文/蒼蘭香墨 我猛地睜開眼,長吁一口氣:“原來是場噩夢啊……” “哼!你這毒婦竟也來了?” 一聲冷哼從身側響起,我...
    開封第一講書人閱讀 42,438評論 0 288
  • 序言:老撾萬榮一對情侶失蹤,失蹤者是張志新(化名)和其女友劉穎,沒想到半個月后,有當?shù)厝嗽跇淞掷锇l(fā)現(xiàn)了一具尸體,經(jīng)...
    沈念sama閱讀 48,971評論 1 335
  • 正文 獨居荒郊野嶺守林人離奇死亡,尸身上長有42處帶血的膿包…… 初始之章·張勛 以下內(nèi)容為張勛視角 年9月15日...
    茶點故事閱讀 40,796評論 3 354
  • 正文 我和宋清朗相戀三年,在試婚紗的時候發(fā)現(xiàn)自己被綠了。 大學時的朋友給我發(fā)了我未婚夫和他白月光在一起吃飯的照片。...
    茶點故事閱讀 42,995評論 1 369
  • 序言:一個原本活蹦亂跳的男人離奇死亡,死狀恐怖,靈堂內(nèi)的尸體忽然破棺而出,到底是詐尸還是另有隱情,我是刑警寧澤,帶...
    沈念sama閱讀 38,540評論 5 359
  • 正文 年R本政府宣布,位于F島的核電站,受9級特大地震影響,放射性物質(zhì)發(fā)生泄漏。R本人自食惡果不足惜,卻給世界環(huán)境...
    茶點故事閱讀 44,230評論 3 347
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一處隱蔽的房頂上張望。 院中可真熱鬧,春花似錦、人聲如沸。這莊子的主人今日做“春日...
    開封第一講書人閱讀 34,662評論 0 26
  • 文/蒼蘭香墨 我抬頭看了看天上的太陽。三九已至,卻和暖如春,著一層夾襖步出監(jiān)牢的瞬間,已是汗流浹背。 一陣腳步聲響...
    開封第一講書人閱讀 35,918評論 1 286
  • 我被黑心中介騙來泰國打工, 沒想到剛下飛機就差點兒被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道東北人。 一個月前我還...
    沈念sama閱讀 51,697評論 3 392
  • 正文 我出身青樓,卻偏偏與公主長得像,于是被迫代替她去往敵國和親。 傳聞我的和親對象是個殘疾皇子,可洞房花燭夜當晚...
    茶點故事閱讀 47,991評論 2 374

推薦閱讀更多精彩內(nèi)容

  • 戀 出現(xiàn) 心驚艷 日日思念 滿屏繪容顏 好似水情萬千 天地日月證心間 悲喜愁傷為君一牽 寧羞白發(fā)報國求心變 澤畔行...
    茶花客閱讀 220評論 1 1
  • 那年花開正好 年少的我們許下諾言 云朵在藍天開出了花 青草在風中搖曳 路邊的小黃花在微笑 那年沒有冬天 花香四溢 ...
    深北羽翼閱讀 162評論 0 4
  • js retina.js 實現(xiàn)retina屏幕圖片自動替換 slick.js jQuery插件,實現(xiàn)各種輪播圖 w...
    你好星期四閱讀 151評論 0 0