漫聊合集 粉絲專享問答：關於超光速、空間和蟲洞

從節目開始到現在 我收到了很多留言 還有評論 還有私信 很高興 也非常謝謝大家的留言 那很多留言呢 三兩句話說不清楚 我決定來集中回答一下大家的問題 有位朋友叫醉西靈 他是這樣說的 他說 如果時間算個維度 我們前一秒和現在生活在不同的世界 我們經過了 但是卻不好感覺 這裏我想說的是這樣的 我們人類的感知範圍其實是非常小的 甚至我們的想象力有的時候都是不夠的 但是這個世界真實的樣子 並不是全能被我們感知到的 你假設有這麼樣一個物體 在聲音方面 它只能發出次聲波 而在光的方面 它只能發出紫外線 那這個東西我們就既看不到它 也聽不到它 那這樣的東西你能說它不存在嗎 當然不能了 柏拉圖的《理想國》裏講了這麼一個預言 叫做洞穴預言 這個預言是說 有這麼一群人 從小就生活在洞穴中 他們是囚徒 這幫人被迫終生面朝石壁 這個石壁是他們眼中唯一的真實世界 那囚徒背後是有火堆的 一些物體在這個火堆前移動 火光將石壁照亮 也將物體投影到石壁上 所以囚徒們總是能看到一些影子在石壁上移動 現在你可以想象一下 有一個操縱木偶的人 他站在火堆前巖架上 展示一個物體 然後囚徒們就在石壁上看到一個影子 這個影子是一個向右的箭頭 這個箭頭長是一米 這個影子就同時具有長度和方向兩個屬性了 接下來囚徒們就發現 這個影子發生了一些週期性的變化 首先它的長度逐漸變短 變短再變短 最後就變成一個小點了 然後它又變長 它在變長的過程中 這個箭頭的方向就從右變成了向左 接下來這個向左的箭頭又逐漸的拉長 拉到最長點之後 它又開始變短 最後變成一個點 又變成向右的方向 如此往復 那從這些變化裏 囚徒們能讀出些什麼東西呢 對他們來說 這個箭頭週期性的伸長縮短改變方向 就是這個世界全部的意義了 那麼如果一個人看到過 他們身後影子之外的真正的世界 他就能還原這個影子本來的面目 它是位於囚徒身後的一個三維物體 在石壁上的二維投影 你可以想象一下 其實就是一個向右的箭頭 不停的旋轉 一會轉向左邊 一會轉向右邊 它在旋轉的過程中 就會形成剛纔我們那個忽長忽短的投影 那麼當這個看到了真實物體的人 把它看到的現象告訴給這些囚徒的時候 囚徒們會不會相信呢 這個就不一定了 由於囚徒們在影子所在的這個平面之外的旋轉 他們對這個事是沒有概念的 所以如果你想說服他們接受這套理論 會變得特別困難 可能還會遭到囚徒們的白眼 但是呢 如果你想贏得大部分囚徒的贊同 還是有可能的 只要你能給他們說清楚 那些看上去雜亂無章的行爲 其實來自於一個更深層次 更爲簡單明瞭的自然世界 更重要的是呢 這個第三人能夠做出可供囚徒們驗證的預言 首先他會指出 如果是三維旋轉改變了影子的長度 那麼每當影子長度短暫的變爲零之後 它就會在另外一個方向重新出現 而箭頭的方向與此前的方向正好相反 接着呢 他會指出影子的長度也存在週期性的變化 箭頭朝左情況下影子最大的長度 和箭頭朝右的情況下 影子最大的長度相同 在這個預言裏 其實囚徒們就代表我們這些普通人 而那個看到影子世界之外的第三人 就代表我們的科學家 科學家講給我們的東西 是不是一定代表真實世界 其實這個事並不重要 重要的是 他們給出來的 解釋我們觀測到各種現象的理論 是不是足夠簡單 比如說牛頓大神 他就給出了一個特別簡單的公式 F等於MA 他就用這樣簡單的三個字母 解釋了世間萬事萬物的規律 那這個宇宙到底本質上 是不是根據F等於MA設計的 這個事並不重要 重要的是 我們能不能用這個簡潔的理論 總結已經發生的事 並且預測還沒有發生的事 如果可以 我們就相信這套理論它是對的 那麼回到這位聽友的問題裏 關於時間是不是一個維度 其實在科學上 尤其是在相對論這個領域 如果你把時間和空間 耦合到一個概念裏面 統一叫做時空 它就能很方便的解釋 我們看到的很多現象 那至於這個解釋 是不是真實世界的本質 這個事既不重要 也永遠無法驗證 就像那個洞穴裏的囚徒一樣 我們永遠沒法回過頭 去看牆壁以外的世界 我們只能是持續保持觀察 看這個影子 是不是像這位科學家論斷的那樣 他一直以這樣的規律週期變化 那假如有一天 這個影子突然不這麼變化了 我們就會質疑這個科學家 提出的理論 那每當發現反例的時候 在科學歷史上 也正是我們的基礎科學理論 發生突破的最好的機會 下一個問題 還是最心靈的問題 他說有機會講講雙子星 聽說太陽系 有可能也是雙恆星的星系 那我不知道這個觀點 你是在哪聽說的 我所知道的情況是這樣的 太陽系裏面有一顆行星 它是本來有機會成爲恆星的 這顆行星就是木星 咱們太陽系裏除了太陽之外 所有的東西加起來 只有木星40%的質量 所以木星還是非常重的 但是太陽的質量 比木星還是重了1000倍 那麼一個天體能不能成爲恆星 換句話說 就是它內部的核反應 能不能被點燃 只取決於一個因素 就是它的質量夠不夠大 那成爲恆星的 最小的質量是多少呢 大概是太陽質量的8%左右 那麼木星和這個質量 還差大概80倍左右的質量 如果木星再重80倍 它就可以被點燃了 如果它被點燃 我們這個太陽系 就確實是一個雙恆星的系統了 在克拉克太空漫遊系列的小說裏 就有這麼一個梗 說的就是外星人 在木星的一顆衛星上 發現了生命的跡象 就想把這個生命保護起來 所以他們就不停的 往這個木星上扔東西 扔了很多的東西 直到它的質量 達到了點燃的臨界質量了 木星就被點燃了 那麼在這個小說裏面 木星被點燃之後 並沒有對地球造成實質性的影響 就地球人該怎麼活還怎麼活 那這個就是我的回答 還有一位朋友叫leatherww 他問反暗物質存不存在 這個呢 回答很明確 不知道 不是我不知道 是科學界現在肯定也不知道 因爲暗物質是怎麼回事 我們還沒搞明白的 那反暗物質存不存在 只能瞎猜了吧 醉西靈特別愛問問題 我又找到你的第三個問題 溫度下限有可能低於0K嗎 這個明確回答你 不可能 這個問題要說清楚 就得從K也就是開爾文 這個單位的定義開始說起了 其實簡單來說 溫度這個東西 並不是某一個物體的固有屬性 它是一個宏觀層面的統計 它統計的是什麼呢 是一群粒子 在微觀世界裏運動狀態 在宏觀世界裏總體的表現 這麼說你可能會有點暈 我換一個比方吧 就比如說 我們評價一個景區的熱度 這個熱度我們能給它打分 那麼在微觀上 景區的熱度是什麼呢 它是由一個一個的遊客 來這個景區旅遊 這個微觀的行爲 總體組合而成的一個宏觀的表現 那麼我們說 一個景區的熱度越高 其實就是來這個景區旅遊的人越多 那如果來這個景區一個人都沒有 那這個景區的旅遊熱度 當然就是零了 那你說這個熱度能是負值嗎 當然是不能了 溫度也是這樣 一個粒子它是沒有溫度的 我們說一個電子 或者說一個原子 它沒有溫度 而必須是一群粒子組合而成的 這麼一坨東西 它纔有溫度 它就代表 每一個粒子的運動狀態的一個疊加 那麼這團粒子的溫度越低 就代表它裏面的這些粒子 它運動的越慢 你可以這樣理解 那最低的溫度也就是0K 就代表這些粒子完全不運動 但是根據量子力學的測不準原理 如果這個原因你不知道也沒有關係 我們後面也會講到 根據這個測不準原理 一個微觀粒子的兩個信息 我們是不能同時知道的 一個信息是它確切的速度 另外一個信息就是它確切的位置 那麼當一個粒子完全不動了 也就是說它的速度就變成零了 那在這種情況下 根據測不準原理的公式 它的位置的不確定性就會變得無限大 那麼一個無限不確定的東西 就可以出現在宇宙的任何一個地方 我們也就根本不知道它在哪了 所以這種現象是不可能存在的 所以當我們說一個地方溫度的時候 我們是一定要去測量它的 才能說它溫度有多高 那隻要是能測量的地方 它的溫度就不可能達到真正的0K 就更別說是負的溫度了 這個就是對你問題的回答 下一個問題是世界上最大的漢堡包問的 他問如果加速度能不斷增加呢 我們可以通過量子力學裏面的虛粒子湮滅 吸取能量 這樣不就能不斷增加加速度了嗎 那這樣是不是就可以超光速了呢 這是一個好問題 我們在節目裏說了 二分之一加四分之一加八分之一 這樣加下去 最後得到的結果不是無窮大 而是無限趨近於一 這裏說的是我們的速度 一直在不斷的增加 但是加速度在不斷的減少 這個問題我們在節目裏給你說清楚了 而你的問題是 我們不僅要速度增加 還要加速度增加 那這個能不能達到呢 這裏就要說到相對論裏面另一個結論了 它不是直接限制加速度不能增加 而是說根據相對論的原理 當一個物體的速度不斷增加的時候 它的質量也會不斷的增加 那至於爲什麼我們就不展開了 你記住這個結論就可以了 那麼當一個物體的質量 隨着它的速度不斷增加的時候 它的加速度會發生什麼事呢 牛頓力學裏面有一個特別簡單的公式 就能提供答案 這個公式就是f等於ma f代表推動一個物體的力 m就是它的質量 a就是它的加速度 我們把這個公式稍微變一下形 就是a等於f除以m 那當一個物體的速度不斷增加 它的m值不斷的增加 也就是這個分母不斷增加 我們別說要讓這個a 也就是加速度不斷增加了 就哪怕是讓它保持不變 我們都做不到 因爲當一個物體的速度 不斷接近光速的時候 它的質量是接近於無窮大的 那麼當分母趨近於無窮大的時候 分子也就是這個f 也必須趨近於無窮大 我們這個a才能保持不變 那麼你說通過虛粒子的湮滅吸取能量 這個能量吸取的效率當然會非常高 但是它再高也不可能達到無限 也就是說我們沒法給一個物體無限大的推力 只要你這個力不是無限大 你的加速度值就會隨着質量趨近於無窮大 迅速衰減到零 這個就是對你的回答 聽有小嘴冰涼問 空間不空它是一種東西 那麼宇宙在擴張 擴張的就是空間了 那空間之外呢 還沒擴張之外是什麼地方呢 首先呢正面回答這個問題是我們不知道 因爲我們連空間的邊界還沒有探測到呢 空間之外是什麼樣我們就更不知道了 但是科學界有這麼一個猜想 也許能滿足一下你的好奇心 這個猜想呢叫做有限無界 所謂有限就是說我們的空間不是無限大的 所謂無界呢就是它沒有一個邊界 我們當然沒法理解一個三維空間有限無界是什麼意思了 但是我們可以做一下類比 一個二維面它是可以有限無界的 這個二維面就是我們的地球 我們的地球表面當然總面積是一定的 它不是無限大的 但是呢你在這個地球上找不到一個邊界 就是地球表面之外它是什麼樣的 那麼如果我們站在地球的表面 朝着一個方向一直的往下走 最終你會走到你出發的那個點 那麼關於空間有限無界的猜想也是這樣的 我們在宇宙裏面 坐上宇宙飛船 朝着一個方向使勁往下飛 最終的結果很可能是回到起點 當然了這個只是一種猜想和一種解釋 並沒有得到科學的驗證 一位聽衆是13479177WWI 他留言是這樣的 他說宇宙膨脹使星系以超光速遠離我們 而星系是有質量的 那有質量的星系怎麼能超光速呢 這個問題是這樣的 實際上嚴格的來講 相對論禁止的是有效的能量和信息 不能超光速在兩地之間傳遞 但是這個宇宙中有很多東西 它們並不能攜帶有效的能量和信息 比如說你現在打一個手電筒 假如這個手電筒的光線足夠強 你把這個手電筒指向夜空中的一顆星星 這個手電筒的光線如果足夠強的話 那麼只要你隨手一揮這個手電筒 只要你的速度夠快 而且只要這個星星離你足夠遠 這個光點在這個星星表面的移動速度 就可以輕鬆的超過光速 但是這個速度 它是不能攜帶任何有效的能量和信息的 這裏說的能量和信息 不是說從你到這個星星之間 而是說它在這個星星表面 從A移到B 這個光點移動的這個距離裏 它是攜帶不了任何有效信息的 換句話說 假設這個星星上在打仗 在A點和B點之間要傳遞一條信息 比如說極點攻城 你是沒有任何辦法 能通過揮動你手裏的手電筒 讓這兩個點之間的人以超光速獲取這條信息的 那麼說回到你的問題 空間的膨脹它是宇宙基本的一個屬性 這些星系 它是畫在氣球表面上一系列的小點 那你吹這個氣球的時候 這些小點會彼此遠離 它們彼此遠離的速度當然是超過光速了 但是這個超光速並不是說 這顆星球在空間裏面的運動速度超過光速了 膨脹的是空間本身 那這個膨脹速度 是沒法給我們傳遞任何有效的能量和信息的 這個就是對你問題的回答 有一位叫鄧仙的朋友他問 請問蟲洞傳遞的信息超過了光速會打破因果律嗎 這個問題要分兩個層面來答 第一個層面 如果你說的是我們在星際穿越這個電影裏看到的那種蟲洞 就是能瞬間把我們從宇宙的A處帶到B處 從而讓我們達到超光速旅行 這種蟲洞是不會影響因果律的 就像我們在節目裏舉的那個例子 假如空間它是一卷捲起來的衛生紙 我們在這個紙上如果爬行的話 這個爬行的速度當然不能超過光速 但如果我們在這捲紙上鑽一個洞 我們可以從上一層的紙直接掉到下一層的紙上 這個過程中 我們相對於紙的運動速度其實是沒有變的 我們還是以那個速度在運行 只不過是我們掉到了一個洞裏 那隻要你相對於這個紙的運動速度沒有發生變化 就不會觸發相對論裏面 導致時光倒流的那種相對論效應 也就不會影響因果律了 這個是第一種情況 那第二種情況呢 如果你假設有這麼一種蟲洞 這個蟲洞不僅可以讓你穿越到宇宙很遠的地方 還能讓你穿越到宇宙的昨天去 那這種蟲洞當然就會打破因果律了 實際上呢 也正是因爲科學家們堅信因果律 所以他們纔會推導出來 能穿越時間的蟲洞不存在 好了 以上就是我在留言區整理出的這些問題啊 能作答的我就一次性的給大家作答了 隨着大家評論越來越多呢 我可能後面再給大家做一些解答 再次感謝大家的評論 這一期咱們就聊到這