为什么宇宙的极限速度为299792458米/秒？

我们都知道宇宙的极限速度为299792458米/秒，这个速度是宇宙中任何形式的能量所能达到的绝对最高速度。引力波以这种速度活动，光在真空中以这种速度活动，理论上胶子也以这种速度活动!简而言之，物理学家把这个速度称为宇宙极限速度C，我们需要理解的是，这个速度并不是光的专利，无质量粒子都可以达到这个速度！

可是无论我们若何尽力，永远不会达到光速。原因很简单，因为我们有质量。但我们必需理解的是，对于一个有质量的物体，我们可以对它进行无限加快，物理公式并没有说不让我们达到光速，只要我们拥有无限的能量，我们人类今朝确实无法缔造出这么庞大的能量，可是人类不可，宇宙可以啊，把一个质量粒子加快到超光速的能量对超新星、类星体、黑洞来说小意思，可是我们为什么没有发现超光速质量粒子呢？即使拥有庞大的能量，为什么质量粒子的速度还被限制299792458米/秒之下？我们宇宙的极限速度为何是299792458米/秒？

人类的速度极限

但这并不料味着我们人类会知足于90%的C，或者99%，甚至99.9999%，我们一向再为额外增添速度，额外增添能量，额外增添推力而奋斗，为越来越接近无法达到的极限C而尽力。

在欧洲核子研究中间(CERN)我们已经将粒子加快到很是接近C，我们还发现了希格斯玻色子。

经由过程将两个质子彼此撞击，（一个质子以299792447米/秒的速度朝一个偏向活动(仅比光速低了11米/秒)，另一个质子以同样的速度朝相反的偏向活动）我们就能发生壮大的高能粒子，其能量上限只受爱因斯坦的E=mc^2限制，根基上可以完全释放粒子质量所携带的能量。在后来的大型强子对撞机中，这个速度增添到299792455米/秒，这些质子将是迄今为止地球上速度最快的质子。

但它们并不是我们缔造的速度最快的粒子。

因为质子是一个相对较重的粒子，比环绕它扭转的电子重了1836倍!要使电子达到同样的速度只需要加快质子能量的1 / 1836(或0.054%)。这意味着大型正负电子对撞机LEP(大型强子对撞机LHC的前身)可以或许将电子加快到极高的速度。

那么速度是几多?299792457.9964米/秒，或者说是惊人的99.99999988%C，仅仅比真空中的光慢3.6毫米/秒!

但这些数字只是在我们地球上缔造的，我们用超导电磁加快器加快粒子，我们的能量来历于眇乎小哉的化学能源。与来自宇宙的能量比拟，我们人类缔造的能量的确太小儿科了。

高能宇宙射线所携带的能量

在宇宙中布满了坍缩的恒星、超新星和超大质量黑洞，包罗上图中活跃星系中间的黑洞，那边的磁场是我们在地球上缔造的磁场强度的数十亿倍。宇宙射线本家儿要由高能量质子构成，从各个偏向穿过宇宙空间，我们对撞机中加快的粒子所携带的能量与之比拟底子不在一个数目级上。

宇宙的高能粒子发生时，最高的能量不再是用Gev(10^9 ev)， Tev(10^12 ev)甚至是Pev( 10^15 ev)来权衡。这些宇宙射线中的能量可以一路飙升到10^19 ev以上!

这么高的能量，这时你可能会认为，这些质量粒子会不会被加快到光速或者跨越光速呢？

理论上是可以的，上文说过加快只需要足够的能量!可是宇宙似乎对物质携带的能量有限制。因为当能量在5×10^19 eV以上时，宇宙不会让粒子连结在这个能量之上!

无论最草创造的粒子携带的能量有多高，这些粒子传布时都必需穿过大爆炸留下的微波辐射。

微波辐射平均温度约为2.725开尔文，比绝对零度高不到3度。若是我们要计较每个光子的均方根能量，大约是0.00023电子伏，一个很小很小的数字。

恰是这些微弱的微波辐射缔造了宇宙的速度极限！

高能带电粒子穿过微波辐射时有机率与光子发生彼此感化，那么就呈现这种可能性:若是能量许可，按照E=mc^2，高能带电粒子与光子感化会发生一个新的粒子!

粒子不克不及免费获得能量；它必需来自缔造它的系统！高能粒子在能量值10^17ev起头，就会在碰撞中发生正负电子对，但这是一个能量损掉很是低效的过程，粒子可以在该能量之上传布数亿光年。

可是更高能量的粒子碰撞还会发生最轻的强彼此感化粒子中性π介子，每一个π介子会损耗135Mev的能量。

有一个能量阈值称为GZK极限值，高于5×10^19 eV的高能粒子与微波发射发生感化就会发射中性π介子，直到低于这个能量阈值！(若是高能粒子有更高的能量，就会发生其他粒子，能量损掉的更快！)

GZK极限是以提出者Greisen、Zatsepin、Kuzmin三人姓氏之首字母为名的理论上限，描述源自远处的宇宙射线应有的理论上限值。

比来几年一些科学家认为在地球上不雅测到的宇宙射线中的粒子能量跨越了这个阈值，这意味着不雅测到的高能粒子很可能是在我们星系中发生的，传布距离短，能量还没来得及损耗到极限值以下，要么就是我们对相对论的理解有问题(几乎不成能)。还有别的一个被大大都科学家接管的可能性，那就是我们测量这些前所未有的高能量粒子存在一些问题。