你可能跑不过自己的影子,因为黑暗比光速还快?

作者: 雾里熊

来源: 狂丸

发布日期: 2018-04-12 11:04:58

文章探讨了黑暗是否具有速度的问题,通过物理学和科幻作品的结合,解释了黑暗的形成及其速度的计算,最终得出黑暗并不携带信息或能量的结论。

光在真空中以299792458m/s的速度行进,根据狭义相对论,宇宙中所有物质运动及信息传播的速度都无法超过它。然而有一个问题你想没想过:黑暗是否也有速度?实际上科幻界一直在关注这个话题,有一部同名科幻作品《黑暗的速度》,曾荣获2004年星云奖最佳长篇小说奖。

我们先看黑暗的起源:光源被非透明的物体遮挡后,在其背后会投射出一段黑暗区域。其中,光源被彻底切断的区域叫做「本影」,身处其中时将感受到真正的黑暗。例如,地球遮挡了太阳的光源,其本影范围长达140万公里,在这个区域内,暗无天日。而包裹在「本影」周围的,则是略显淡薄的「半影」,多个「半影」重叠之际,往往会使原来本不可见的「半影」发生视觉上的质变,形成「阴影吸塑」。

那么,如何计算黑暗的速度呢?以我们熟悉的手影为例,手掌遮住光源后,其形状以阴影的形式,被投射到墙壁上,映下的黑暗偏离本体、无比巨大。假设我们的手掌平行于墙壁运动的速度为v,光源到墙壁的距离为D,光源到手掌的距离为d,那么,阴影的速度将是D/d*v。而当手掌与墙壁形成一定角度时,黑暗的速度将变得更快。

实际上,阴影并没有完成真正意义上的运动。之所以会产生阴影速度超越光速的幻觉,是因为我们错将阴影想象成了一种具有物理实体的存在,而它们,其实只是一块三维区域的横截面。所以正确的说法是:黑暗并不是以阴影的形式从A点瞬间移动到了B点,而是以光速从你的手掌移动到了A点,又以光速从你的手掌移动到了B点。说白了,每一道阴影,都只是一道缺少光的间隙。

美国天体物理学家Neil deGrasse Tyson曾阐述,从严格意义上来说,黑暗就是没有光子,所以根本没有速度。但是,让我们看看物理中著名的「超光速剪刀」:假设黑暗位于剪刀双刃的交叉点,已合上的部分都是黑暗,未合上的部分都是光明,那么,合上剪刀的一瞬间,黑暗就相当于移动了一整个刀刃长度的距离。

按照这个思路,如果将同样一把剪刀的刀刃加长至1光年,那么在合上剪刀的1秒内,黑暗就可以行走完1光年的距离,是光速的365*24*60*60倍,直接完爆。

光波作为一种横波,当其他条件稳定时,其波峰与波峰碰撞则会产生更大的波峰,使光更亮;波谷遇上波谷则会产生更大的波谷,使光更暗;而当波峰遭遇波谷时则会互相抵消,瞬间形成黑暗。

总之,通过对光波的研究,黑暗的速度终于得到了证实,这么一来,人类岂不是可以利用黑暗突破光速,回到过去,实现时空旅行?但是驾驭黑暗,听起来就有些怪怪的。光速最重要的定义就在于:任何携带信息或能量的物质都无法超越它,那么,黑暗是否携带了信息或能量?目前为止,黑暗还无法做到这点,即使达到超光速,却难以利用。

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