澳大利亚数学家进行的研究发现爱因斯坦的狭义相对论适用于超光速运动
这幅3D图表展示了3个不同速度v,u和U之间的关系。v是第一观察者测量的第二观察者速度,u是第二观察者测量的一个移动粒子的速度,U是第一观察者测量的粒子相对速度
新浪奇闻快递 北京时间10月12日消息,澳大利亚应用数学家进行的研究发现,爱因斯坦的狭义相对论可用于描述超光速运动。
根据爱因斯坦提出的这一著名理论,任何物体的速度都无法超过光速,但澳大利亚阿德莱德大学的数学家研究出新的方程式,对狭义相对论进行扩展,能够用于解释打破这一速度极限的物体运动。

狭义相对论于1905年提出,用于解释相对于观察者参照系的运动和速度。
这一理论将从不同点观察到的同一物理事件的测量数据结合在一起。
不同的观察点的数据从某种程度上说取决于观察者的相对速度。
狭义相对论提出了时间膨胀概念,指出速度越快,时间越慢。
不过,如果两个观察者的相对速度——各自速度间的差异——接近光速,狭义相对论便土崩瓦解。
根据质量-能量转换公式E = mc2,一个物体以c速度移动的武器拥有无限的质量,因此需要无限的能量达到c速度。

阿德莱德大学数学学院教授吉姆-希尔和巴里-考克斯找到了一种新方式,扩展爱因斯坦的理论,以了解多大程度的超光速运动具有可能性。
希尔表示:"引入狭义相对论的目的主要是了解超光速运动能否具有可能性。
目前,我们并未发现任何坚实证据证明当前任何现有运输装置能够超光速。
2011年的大约这个时候,欧洲核子研究组织(位于瑞士的欧洲粒子物理学研究中心)进行的实验表明微中子能够加速到稍稍超过光速的程度。
"
希尔指出:"我们的研究是从数学和物理学的角度解释这一现象。
我们用自己的方式提出一个有关狭义相对论的理论,适用于相对速度超过光速的情况。
我们采取的方式是对爱因斯坦狭义相对论的一种自然而符合逻辑的扩展,所产生的方程式不涉及到虚数或者复杂的物理学。
"

他们的方程式让狭义相对论适用于相对速度达到无限的情况,可以用来描述超光速运动。
不过,爱因斯坦提出的任何方程式或者任何新理论都无法描述自身速度超光速的物体运动。
考克斯说:"我们是数学家,不是物理学家,因此从理论数学的角度解释这一问题。
如果证明超光速运动具有可能性,那无疑是一个颠覆游戏规则的发现。
我们的研究论文并不试图解释如何让速度超过光速以及超光速情况下的物体运动。
"研究发现刊登在《皇家学会学报A》上
它拥有世间顶尖的引力束缚力,独特的视界边界划分出截然不同的时空领域,只要踏入视界范围之内,就连每秒三十万公里的光速,都没办法挣脱引力拉扯向外逃离。
今天就用闲聊述说的口吻,聊聊黑洞引力的奇特特性,讲讲视界的划分意义,理清为何光速都无法从黑洞内部脱身,一同揭开这片宇宙禁区的神秘面纱。
宇宙天体的引力强弱,一直和自身质量、密度牢牢挂钩。
普通恒星、行星的引力,只能束缚周边卫星与星际物质,物体只要达到对应速度,就能摆脱引力飞向深空。
而黑洞诞生于大质量天体的末期演化,巨型恒星燃料耗尽后,再也无法支撑自身庞大躯体,核心在自身重压下急剧向内坍缩,体积被无限压缩,密度飙升到难以想象的地步。
极致致密的结构,催生出碾压所有常规天体的超强引力,这也让黑洞拥有了独一无二的宇宙统治力。
从黑洞形成的那一刻开始,它就注定成为宇宙里特殊的存在,和我们熟知的星体运转规律彻底区分开来。
围绕黑洞存在一层无形的边界,这便是人们常说的事件视界。
它没有实体外壳,肉眼无法直接看见,却是一道无法逾越的分界线。
视界之外的宇宙空间,依旧遵循常规物理规则,光线、星体、宇宙尘埃都能自由穿梭,天体也可以依靠运动速度远离黑洞影响范围。
一旦物质、光线跨越这条无形界线,彻底进入视界内部,一切都会发生颠覆性改变。
黑洞恐怖的引力会牢牢锁定内部所有存在,再也没有力量能够带着物质脱离这片区域。
衡量天体引力束缚能力,有一个关键参照标准就是逃逸速度,也就是物体摆脱天体引力束缚,飞向宇宙远方需要具备的最低速度。
地球有着自身对应的逃逸速度,火箭突破临界数值便能冲出大气层奔向太空,太阳系里的各大行星、恒星,都有着各自固定的逃逸速度门槛。
黑洞打破了常规天体的速度极限,视界内部的逃逸速度直接超越光速。
光速是目前人类认知里宇宙最快运动速度,连光线本身都没办法积攒足够速度冲破引力牢笼,其他星体、星际物质自然更没有脱身的可能。
光线坠入黑洞视界后,无法向外反射、传播,我们没办法捕捉到黑洞自身散发的光亮,这也是黑洞漆黑一片、难以直接观测的根本原因。
任何闯入视界之内的物质,不管是庞大的恒星残骸,还是细碎的气体尘埃,都会被强大引力不断拉扯撕扯,最终向着黑洞中心奇点不断坠落,彻底消融在这片深渊之中。
超强引力不止禁锢视界内部的一切,也会剧烈扭曲周边时空。
靠近黑洞的星体运行轨迹会被强行弯折,光线途经周边空间也会发生明显偏转。
不少遥远天体发出的光芒,在奔赴地球的途中靠近黑洞区域,都会被引力改变行进路线,这也给天文观测带来了奇妙的视觉效果。
科研人员依靠光线弯折、天体异常运动等间接痕迹,一步步推算黑洞位置,测算它的质量与引力强度。
时至今日,人类依旧没办法近距离抵达黑洞视界实地探查,视界内部的时空结构、物质形态,还留存着大量未解谜题。
光速无法逃逸的特性,让黑洞成为宇宙天然的隔绝领域,里面的一切变化都无法向外传递信息。
黑洞凭借极致强大的引力,划定出超越光速束缚的视界禁区,成为宇宙中最神秘的深渊天体。
这份打破常规物理认知的特质,不断吸引着人类探索研究,随着天文观测技术持续进步,未来我们也会慢慢解锁更多黑洞隐藏的宇宙奥秘。
** 下面用大白话把原因讲透。
一、不是真停滞,是 “节奏慢了、主角换了”很多人感觉西方科技停滞,其实是三个错觉叠加:对比基准变了:20 世纪上半叶是 “开挂时代”—— 电力、内燃机、无线电、抗生素、核能、计算机,全是从 0 到 1 的革命,一眼就能看出改变世界。
最近几十年更多是从 1 到 100 的优化:手机更快、AI 更聪明、汽车更电动,属于 “好用但不震撼”。
中美跑得太快,反衬西方慢:现在全球研发投入,中美加起来占一半左右,欧盟整体还不如中国一国。
互联网、AI、新能源、量子这些新赛道,基本是中美双引擎,欧洲更多是 “旁观者 + 跟随者”。
突破性成果本来就越来越难:基础科学像挖矿,浅层易挖的早就挖完了,现在要往更深、更贵、周期更长的地方挖 ——大发现的频率自然下降。
所以,西方不是不进步,是没有以前那么 “炸裂”,也被中美抢了风头。
二、最核心:钱投少了、投错地方了1. 政府投入占比大幅下滑美国联邦研发预算在1960 年代占联邦总预算 12%(冷战 + 太空竞赛),现在只剩 4% 左右。
欧洲更保守,2023 年欧盟研发强度(研发 / GDP)2.2%,低于美国3.5%、中国2.65%、韩国近5%。
2. 资本短期化,不敢赌长周期硬核创新西方资本市场越来越看重季度财报、短期利润,像半导体、新材料、核聚变、量子计算这种烧钱 10–20 年才可能回本的硬科技,资本不敢重仓。
美国:钱更多流向软件、互联网、金融科技(轻资产、快回报);
欧洲:资本保守、厌恶风险,更愿意投成熟行业(汽车、医药),而不是颠覆性新赛道。
3. 投入结构 “重应用、轻基础”,重 “软” 轻 “硬”欧洲尤其明显:钱大量投到汽车、机械、化工等中等技术领域,AI、芯片、量子、先进计算等前沿布局不足。
美国也一样,基础研究占比逐年下降,更多是应用层小修小补。
三、人才断层:学理工的少了,顶尖人才留不住1. 教育风向变了:重法律、金融、管理,轻理工西方(尤其欧美)大学几十年趋势:法律、商科、传媒、社科最热门,工程、物理、化学、制造越来越冷门。
美国:STEM(理工)毕业生比例下降,很多顶尖学生去了华尔街、律所、咨询公司;
欧洲:工程师缺口大,年轻人怕苦、怕累、怕失败,愿意坐实验室、搞艰苦技术攻关的人少。
2. 顶尖人才外流,欧洲尤其严重欧洲语言多、市场碎、薪资低、晋升慢,顶尖人才(尤其 AI、芯片、互联网)大量流向美国,近年也流向中国。
例子:英国 DeepMind(AI)被美国收购;
欧洲很多好点子,孵化在欧洲、壮大在美国。
四、市场碎片化 + 监管过度,创新 “跑不起来”1. 欧洲市场太碎,27 国各自为政欧盟名义统一市场,但语言、法律、标准、税收都不一样。
企业想跨国企做大,合规成本极高,很难像中美那样靠超大市场快速规模化、摊薄成本、迭代技术。
中国:14 亿人统一市场,一个 App、一款新能源车,一夜全国铺开;
美国:3 亿人统一市场,规则简单,试错快、扩张快;
欧洲:一个产品要改 N 个版本,周期长、成本高、规模上不去。
2. 监管太严、太细,“安全优先、创新靠边”欧洲 GDPR(数据隐私)、环保、劳工、反垄断规则极严且繁琐,企业创新 “带着镣铐跳舞”。
很多新想法,合规成本比研发成本还高,干脆不做或慢做。
五、产业空心化:制造外迁,创新失去 “土壤”西方(尤其美国)几十年 “去工业化”:低端制造迁走,中端也迁,只剩高端设计、金融、服务。
问题:硬核技术(芯片、精密制造、新材料)必须扎根在制造一线—— 设计、工艺、设备、工人、供应链,缺一不可;
结果:美国芯片设计强,但制造弱、设备弱、材料弱;
欧洲设备强、工艺强,但整机、系统、生态弱。
没有大规模制造,技术很难快速迭代、很难低成本试错、很难形成完整产业链,创新自然慢。
六、社会文化:求稳怕错,冒险精神下降西方曾经靠冒险、探索、颠覆起家(大航海、工业革命),现在社会越来越保守、福利化、低风险偏好:个人:追求稳定工作、高福利、少加班、不冒险;
企业:不愿赌颠覆性技术,宁愿做渐进式改良;
社会:对失败容忍度低,一次失败可能身败名裂,没人敢豁命干硬核创新。
七、总结:西方不是 “不行了”,是 “结构老化、动力不足”一句话概括:钱投少了、投错地方了;
人才学文不学理、留不住;
市场碎、监管死;
制造空心化;
社会求稳怕错;
再加上基础科学进入深水区、突破自然变慢。
不是西方科技 “停滞”,是全球科技格局变了:从 “西方独霸” 变成中美双极 + 西方跟随。
西方依然强(尤其基础研究、高端设备、医药),但引领全球颠覆性创新的能力,确实在下降。