超新星SN 1987A爆发后产生的余辉。

针对光速的挑战总是源源不断。
美国马里兰大学物理学家詹姆斯·弗兰森,日前在物理学权威期刊《新物理学》上发表的一篇文章,在物理学界引起了轩然大波。
他声称,光速在真空中传播的速度或许比人们以往认为的要慢一些,并找到了支持这一理论的证据。
如果得到证实,目前的物理学将被彻底颠覆,许多著名理论将被改写。

广义相对论认为,光在真空中以每秒299792458米的速度传播。
作为物理学中的一个重要常数,它恒定不变。
在天体物理学中,用来代表光速常量的小写字母c无处不在,几乎所有的计算和测量都与此相关,重要性不言而喻。
弗兰森的论点基于对超新星SN 1987A爆发的研究。
这次超新星爆发发生在1987年2月24日,在几个月时间里用肉眼都可以看到,是自1604年以来人类观测到的最明亮超新星爆发。
物理学家组织网6月27日(北京时间)报道称,当时,人们在地球上同时探测到了来自SN 1987A的光子和中微子,由于中微子和光子在真空中的传播速度相同,理论上应该同时抵达地球。
但实际情况是,光子比中微子晚到了4.7个小时。
科学家当时认为,或许是因为这些光子的来源不同,因此产生了误差。
弗兰森认为,真空光速慢于每秒299792458米或许也是一种可能。
他解释称,在真空中飞行的光子极有可能形成一个电子和一个正电子,但两种粒子很快又会形成另一个光子,沿着原来的路线继续前行。
这一过程被称为真空极化。
由于电子—正电子偶有质量,在银河引力势的作用下,粒子的能量会发生微弱的变化,并最终导致光速衰减。
在超新星SN 1987A与地球之间长达168000光年距离上,这样的分分合合发生多次后,将很容易让光迟到4.7小时。
而相比之下,中微子则不会受此影响。
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。