通俗硬核科普:超光速可以引起时间倒流吗?

作者:小菜 更新时间:2025-04-27 点击数:
简介:短答案:时间倒流在数学上是可以的。

不过超光速等不等于时间倒流?同样,数学上是可以的(负时间流逝)。

换句

【菜科解读】

短答案:时间倒流在数学上是可以的。

不过超光速等不等于时间倒流?同样,数学上是可以的(负时间流逝)。

换句话问:“因果”这个东西可不可以颠倒过来?物理解释上来说,这是个好问题,但目前我们还不完全知道答案。

或许可以。

而且的确有科研组在研究这个问题。

(1)什么是超光速?

通俗硬核科普:超光速可以引起时间倒流吗?


这道题假设“如果超光速”,首先需要定义一下什么是超光速。

首先,平常我们说超光速不可以,其实少说了很多。

例,宇宙膨胀本身就是超光速膨胀的,在量子力学里面的量子纠缠可以算是一种理论上有可能超光速传输信息的方法,评论里有人提到的电磁学里的相速度也可以在某条件下超光速(虽然不能传递信息)。

所以,光在真空中的速度c为“速度上限”,应该说是一个有质量有信息的普通物质在普通时空里,有相对论所定的,最快速度。

相对论不能够完全解释快子(tachyon),更不能够清楚地解释一个普通物质在普通时空中假想性地超越光速。

当然,很多的物理学家不相信这个假想在现实中是可能的。

不过理论物理原本就是研究假想。

既然问了这个问题,那我们就看看如果速度u超过了光速c,时间会不会倒流。

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在狭义相对论里,快子tachyon这个东西就是一个有质量有信息,而且是一直超光速的东西。

它反而不能低于光速。

不过它到底存不存在,这本身就是物理界里的一大争议。

前年从CERN(欧洲核子研究组织)报出来的比光更快的中微子一事以实验失误告终,不过当时有发表的无数的理论文献中,有一个说到理论上对如果真的有一天观看到超光速中微子是什么的意义:有可能就是我们从未观看到过的快子的一种。

结论(1):超光速是个数学上成立的假设,也是理论物理界里的一个成立多年的好问题。

不过问题针对的是:普通物质(有质量有信息)在普通时空里的速度超过光速后会怎样?

(2)数学上和现实上,如果超光速,时间会怎样?

当速度u超过光速c的时候,答案是个虚数。

不过这并不是一个完整的答案。

跟爱因斯坦同一代的托尔曼推出来的公式,也就是以上提到的公式的升华版,可以看出当速度u超过光速c的时候,时间流逝的其中一个解是负数。

对公式有兴趣的,可以看看Richard C. Tolman (1917) The theory of the relativity motion,59页: Velocities greater than that of light。

那负时间流逝是什么概念呢?在物理界里有个概念叫反因果,retro-casuality。

当然,我要声明,不是所有的物理学家都相信这个,推导出公式的托尔曼他自己都认为负时间在现实中没意义。

不过在理论物理里面,原本也就很少有所有人都认同的理论。

狭义相对论说,如果信息或物质的速度快过光速,那接收方可以在传输方发出之前接收到。

我们且不说时空旅行或改变过去(这不是科幻小说,没那么精彩),如果我们可以在信息发送前,就已经收到我们将要发送出去的信息,那就违反了因果:反因果。

而且目前的确有科研组在做这个实验。

学术上把这个假想现象(回到过去)称为:两个事件(因,果)中的时空距离相似空间, 所以这两个事件都在“未来”的光锥。

换句话说,时间变得像空间一样,我们可以过去。

因此“果”有可能比“因”更早发生。

一个人的”未来“的光锥或许就是回到他自己的过去。

也就是把下图里的光锥前后(上下)折叠起来。

曼彻斯特大学和CERN的布莱恩·考克斯就推理过这个假设。

还有,因跟题目没直接关系,所以就简单提一下,除了超光速以外,用负能量或者虫洞也是一个有可能折叠或穿越光锥的假设方法。

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爱因斯坦也把超光速信息传输称为快子电话,”可以给过去发电报“。

不过他觉得这也导致了因果关系的悖论。

换句话说,爱因斯坦和他的相对论无法解释这个因果关系的悖论。

结论(2):当物质超光速时,负时间流逝在数学上是可行。

狭义相对论也说,当普通物质的速度超过光速时,它就破坏了因果。

收信息(果)可以在发信息(因)之前发生。

所以,超光速导致反因果。

(3)反因果和时间流逝这个理论成立吗?

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在上面提到的反因果是爱因斯坦和很多科学家无法解释也不认为可行的。

不过如果我们走出相对论,看看其他伟大的物理学家,例1965年诺贝尔物理奖得主理查德 费曼Richard Feynman,支持反因果的物理理论是存在的。

说到这里,或许就有点离题了,因为我们不再是在讨论超光速而导致的反因果。

不过,如果其它原理导致的反因果是一个成立的理论,那超光速而导致的负时间流逝也不可被随意抛弃。

我简单说一下费曼理论上的反因果。

大家应该都听说过反物质anti-matter。

反物质是由反粒子构成的。

里面什么都是相反的 。

例,普通物质里的电子是负电荷的,而反物质里的是正电荷的(正电子)。

当两者相碰时,会导致两者的湮灭以及释放出高能光子。

为什么普通物质和反物质会互相湮灭?费曼的解释非常地漂亮:它们并没湮灭对方,其实它们原本就是同一物。

打个比方:就像镜子里的你似的,什么都和你相反,却什么数值都和你一样,因为就是你。

费曼解释普通物质在正时间流逝方向的空间里存在,反物质在负时间流逝方向的空间里存在。

我们所看到的湮灭,其实就是当普通物质在时间方向上转了一个弯,相反时间方向行了(变成了反物质)。

而我们所看到的大量高能光子就是在时空里时间转弯所需释放出来的能量:在时空连续体里创造一个裂口。

下面的费曼图里可以看到电子e-在我们所看到的湮灭点后,变成了正电子e+,然后以反时流远离湮灭点。

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所以我们到正时间方向下看到的反物质就是它”生命的倒带“。

普通物质的”生命结束“,就是它变成反物质的”生命开始“。

它的正时间上的结束,就是它在反时间上的开始。

因就是果,果就是因。

越说越玄了。

反正费曼这个解释就是,我们现在所有的普通物质,包括我们(说的是我们的原子,不是整个人),终有一天会变成反物质(也就是我们天真地认为的物质反物质相碰湮灭),然后沿着时间倒流往回走。

但是,普通物质超光速时,会像反物质一样走负时间流逝吗?快子跟普通物质和反物质的关系是什么?普通物质超光速就是快子了吗?这些问题是成立的问题,也是现有的科研方向,不过现在我们没完全的答案。

只能说:有这个可能性,还需要更多的科研。

而且在科学界本身就争议很多。

结论(3):理论物理上,的确有反因果和时间倒流这个概念存在。

不过能不能用来解释假想例子里超光速所导致的负时间倒流?可不可以用”非经典物理的方法”让普通物质超光速(同时不违反相对论)?现在我们还不知道(不能确定也不能排除)。

不过就算时间倒流和反因果可行,这并不代表你可以改变过去,或许只能看到却无力改变“命运”。

最后再加一句:有因必有果,有果必有因,不管是先因后果,还是先果后因,两者皆可倒,两者不可分。

到此为止还算是在现成立的物理理论里面推理的,剩下的就留给科幻小说家们去yy了。

电容分压器的原理电容分压器工作原理

电容分压器的原理。

电容分压器是利用电容器的容量变化来实现电压的调节的一种电路。

在交流电路中,电容器通过感应放大电路将直流电压转换为交流电压电动机中,电容器通过感应放大电路将直流电压转换为交流电压。

本文目录一览:1、2、3、4、5、6、电容分压原理?电路中采用的两个电容的分压结构等同于电阻分压电路,分压的原理为当某一个交流信号输入后两个电容将会产生容抗,两个容抗就等同于之前的阻抗对电压产生分压作用。

电容分压电路的局限性电容分压电路的局限性在于其只能进行交流信号的分压,而无法进行直流信号的分压,因为电容在直流信号电路中是相当于断路状态的。

电容分压电路的优点和应用据上诉电容分压电路应用于交流信号的分压中,其优点在于相对于电阻,电容对交流信号的衰减作用更小,对原始信号的破坏能力低,可以较好地保持原始信号的特性。

而电阻对信号的衰减作用非常的大,因此在要求对信号的衰减较小的场合需要考虑使用电容分压电路。

对交流信号可以采用电容进行分压,因为采用电阻分压电路对交流信号存在较大的损耗,而电容器在分压衰减信号幅度的同时对交流信号的能量损耗小。

电路中的C1和C2构成电容分压电路。

10kv变压流耐压试验为什么要用电容分压器?电容分压器高压测量系统是电容等电位屏蔽分压式高压测量装置。

主要用于脉冲高压,雷电高压,工频高压的测量。

是代替高压静电电压表的设备。

具有操作简便,显示直观,精度高、体积小、重量轻等特点,适应于发电厂、变电站、高压电气设备制造厂和高电压试验室等部门作为高电压测量之理想装备。

- 输入阻抗高,线性度好- 稳定度高,线性度高- 体积小,重量轻,便于携带什么是分压器电路什么是分压器电路?分压器是电压表扩大量程时使用的串联电阻。

滑动变阻器可以用作分压器或限流器。

滑动变阻器——因电阻器的结构特点而得名。

分压器和分流器是根据具体电路的功能来命名的。

半可调电阻也可用作分压器或限流器。

固定电阻也可以用作分压器或限流器。

电容器也可以用作分压器或限流器。

在交流电路中电感也可以用作分压器或限流器。

电磁感应式互感器与电容分压式互感器原理,和应用范围?电磁感应式电压互感器 其工作原理与变压器相同,基本结构也是铁心和原、副绕组。

特点是容量很小且比较恒定,正常运行时接近于空载状态。

电压互感器本身的阻抗很小,一旦副边发生短路,电流将急剧增长而烧毁线圈。

为此,电压互感器的原边接有熔断器,副边可靠接地,以免原、副边绝缘损毁时,副边出现对地高电位而造成人身和设备事故。

测量用电压互感器一般都做成单相双线圈结构,其原边电压为被测电压如电力系统的线电压,可以单相使用,也可以用两台接成V-V形作三相使用。

实验室用的电压互感器往往是原边多抽头的,以适应测量不同电压的需要。

供保护接地用电压互感器还带有一个第三线圈,称三线圈电压互感器。

三相的第三线圈接成开口三角形,开口三角形的两引出端与接地保护继电器的电压线圈联接。

正常运行时,菜叶说说,电力系统的三相电压对称,第三线圈上的三相感应电动势之和为零。

一旦发生单相接地时,中性点出现位移,开口三角的端子间就会出现零序电压使继电器动作,从而对电力系统起保护作用。

线圈出现零序电压则相应的铁心中就会出现零序磁通。

为此,这种三相电压互感器采用旁轭式铁心10KV及以下时或采用三台单相电压互感器。

对于这种互感器,第三线圈的准确度要求不高,但要求有一定的过励磁特性即当原边电压增加时,铁心中的磁通密度也增加相应倍数而不会损坏。

电磁感应式电压互感器的等值电路与变压器的等值电路相同。

电容分压式电压互感器 在电容分压器的基础上制成。

其原理接线见图2。

电容C1和C2串联,U1为原边电压,为C2上的电压。

空载时,电容C2上的电压为由于C1和C2均为常数,因此正比于原边电压。

但实际上,当负载并联于电容C2两端时,将大大减小,以致误差增大而无法作电压互感器使用。

为了克服这个缺点,在电容C2两端并联一带电抗的电磁式电压互感器YH,组成电容分压式电压互感器。

#p#分页标题#e#电抗可补偿电容器的内阻抗。

YH有两个副绕组,第一副绕组可接补偿电容Ck供测量仪表使用;第二副绕组可接阻尼电阻Rd,用以防止谐振引起的过电压。

电容式电压互感器多与电力系统载波通信的耦合电容器合用,以简化系统,降低造价。

此时,它还需满足通信运行上的要求。

总结:电磁感应式和电容分压式两类。

电磁感应式多用于 220kV及以下各种电压等级。

电容分压式一般用于110KV以上的电力系统,330~765kV超高压电力系统应用较多。

电压互感器按用途又分为测量用和保护用两类。

对前者的主要技术要求是保证必要的准确度;对后者可能有某些特殊要求,如要求有第三个绕组,铁心中有零序磁通等。

参考链接:电容分压式互感器原理不清楚。

电容分压器理论上可以测量,但实际上困难较大。

原因是由于频率很低、容量很小,容抗就很大。

当电压表并联某个电容测量电压时,其电压表内阻的分流作用会影响测量结果。

这种情况可以采用计算解决。

由于两个电容容量相等,每个电容上的电压均为15V。

电容式电压互感器的分压原理电容式电压互感器用于交流电压分压。

电容交流分压与电阻分压类似。

不同之处在于电容分压器分压依据的是容抗值,电阻分压依据的是电阻值。

容抗值与频率有关,频率越低,容抗越大。

而电阻值与频率无关。

因此,电容式分压要求被测信号为交流电,且交流电的频率不能太低或太高。

因为,过低的频率导致容抗过大,分压不稳定,过高的频率导致容抗过小,流过的电流过大,一方面影响被测回路,另一方面对电容的充电电流提出较高的要求。

电容分压与电阻分压类似之处是两者都不带电气隔离,因此,电容式电压互感器在分压后通常还经过电磁式互感器隔离原副边的电压。

其典型原理图如下:

黑洞是吞噬了物体吗?

先看看二维情况,设想一个柔软的平面(膜),有很多小珠子在上面滚来滚去,小珠子越重,平面被向下压的幅度就越大,周围的质量不如它的物体就越容易向它滚动过来。

“假设这些质量比较小的珠子本身有一个方向的均速运动(真空没有阻力),它们会围着大质量的物体作圆周(椭圆)运动,这个运动形式由引力造成。

”在没有引力的情况下,惯性会使这个珠子一直做匀速直线运动。

引力改变了珠子的速度大小和方向,从而使珠子围着大质量物体做圆周运动。

在极端情况下,如果珠子与物体的连线方向正好与珠子速度方向垂直,且引力刚好与在此距离此速率下保持匀速圆周运动所需的向心力相等,珠子才会做匀速圆周运动。

他们的组成系统产生了星系。

引力其实是这个平面(也就是空间)的扭曲程度的一种描述,它本身并不是一种力。

那么假设有一个质量超大的物体(一个体积巨大的坍缩的星体),因为密度无限大,因此造成的引力集中于一点,超过了这个柔软平面的支撑力,把它无限向下压并且穿透了它(是不是真的穿透了没有人知道,因为没人到达过那里也不可观测,所以我只是假设),变成了一个破洞,这就是所谓的奇点。

它的体积无限小,所以质量超大的情况下对空间的撕扯力又无限大,就像一根针在我们的空间上扎了一个洞,开启了向更高的维度前进的通道。

这个洞造成了我们的空间所有靠近它的物质都不可避免的向它跌落,除非你速度足够大并且离开它足够远。

由于光速有上限,所以我们可以很容易地算出来我们必须离它多远以什么角度运动才不会掉到这个洞里去。

这个洞开启的时间越久,掉进去的东西就越多,由于每一个掉进去的东西都无限接近奇点,所以他们的体积都变得无限小,密度都变得无限大,会不会对这个柔软的平面施加更大的撕扯力而使黑洞的体积变大呢?很有可能。

就像你没事老扯裤子上的破洞,它是会变大的。

但既然跌落进去的物体都落到了另一个更高的维度去,那么我们在我们这个维度计算出来的黑洞质量和能量就不再是一个封闭系统的数值,那么质量和能量不守恒也成为必然。

这个时候去计算密度或引力反正都是无穷大,是没有区别的,我们所有的物理学公式都废了。

上面有一个回答说到盆子里破了个洞,里面的水都流走了,很形象。

由于我们的所有观察设备观测东西的形态,不论是光线还是电磁波,其返回速度都不可超越光速,而光速在我们的世界是有上限的,当有限速度的光线想从一个黑洞里射出来的时候,它做不到,因为所有的东西在落向奇点的时候,都是从有限体积向无限体积发生变化,所以这个过程中的空间被奇点无限地拉长了,以光线的速度,它就算能射出黑洞,也需要我们的这个空间的无限长的时间,所以我们在观测的时候什么都看不到。

所谓的视界,就是以观测设备能看到光线逃逸的黑洞最大范围的边界,当物体到达这一区域的时候,它开始不可避免的向奇点跌落,不再可能回头。

由于它的跌落时间无限长,所以我们看到的其实是它在无限长的跌落过程中最开始的那个无限长的一段时间给我们发回来的影像(无限长的一部分也是无限长)。

实际的情况,它要么因为空间扭曲幅度太大而被无限拉长变形,要么就以自己能运动的最大速度一头向着奇点飞过去了(具体是多少不可考,据说黑洞内的物体运动是可以超光速的,那么假设是无限速度,对于它本身而言,也许就是一瞬间它就到达了奇点)。

下面我们回到三维世界,二维世界的黑洞看起来是个黑洞,那么三维世界的黑洞其实是个黑球。

为了让大家有直观的印象我把图像简化了。

黑洞或者其它星系离我们如此遥远,以至于我们能看到的东西,其实可能是亿万年以前已经在发生的东西。

当光速有上限的情况下,时间这个维度不取决于我们能观测到的东西的情况。

#p#分页标题#e#所以黑洞其实就是我们这个维度空间的破洞,它会不断的“吞噬”我们这个空间的物质到达另一个维度的坐标系,这不是它自己想干的,而是自然而然的发生的。

我们的宇宙会不断的因此流失能量,所有的恒星终将熄灭,整个宇宙的最后是一片死寂,像一张千疮百孔的破网,到处都是黑洞,黑洞的密度足够大时,宇宙这张膜发生坍塌而崩溃,无数个质量无限大的奇点撞击到一起,向另一个维度喷射所有他们吸入的物质。

在另一个宇宙,人们观测到亿万年前有一个奇点开始向周围喷射宇宙物质形成了他们的宇宙,他们为了纪念这一天,史称宇宙大爆炸。

补充一句,并不是一个世界新生,另一个消亡,而是无数个平行宇宙不断的新生或者消亡。

他们通过更高维度来互相传递能量和信息。

如霍金所说,就像一个开水壶里的无数个水泡。

以上大部分是我开的脑洞,部分来自于一些科学假设。

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