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科普：超光速违背相对论吗？

作者：岳东晓  于 2011-9-24 13:33 发表于 最热闹的华人社交网络--贝壳村 作者分类:科技|通用分类:热点杂谈|已有16评论

中微子速度超过光速的实验报告已经成了一个大新闻。连中学生都在议论。网上标题党写道：爱因斯坦从坟墓中惊醒了。

其实，先不论这个实验结果是否能被确认，超光速并不违反爱因斯坦的相对论。

考虑一个静止质量为m, 速度为v的粒子，其
相对论的能量公式为  E^2 = p^2 + m^2  (光速c=1），
其中动量 p = mv/sqrt(1-v^2)  (sqrt 为平方根），
E = m /sqrt (1-v^2)。

如果一个有实质量（m!=0)的粒子从低速(v<<1)开始加速，则其能量会不断增加，要加速到光速需要无穷多能量。所以从低速开始，根据相对论，粒子是不可能达到光速的，更不可能超过光速。

但是如果粒子的“静止”质量是虚数（注一），那么我们可以看出，要使能量、动量等观测量为实数，则上面公式中平方根内必须是负数 
1 - v^2 <0 
也就是 v^2 >1 ， 也就得出 v >1 。

因此根据相对论，静止质量为虚数的粒子速度必须大于光速。而且从能量公式可以看出，这种粒子速度越大，能量反而越小；如果速度为无穷大，则其动量为 |m|c，但能量为0。

用相对论术语，普通粒子的能量、动量是类时的(time-like)，而超光速粒子（虚质量）的能量、动量则是类空的 (space-like)。

中微子有三种。太阳内部的核聚变反应会产生大量的所谓电子中微子。但实验检测到的电子中微子却只有理论计算的三分之一。后来发现，原来中微子在从太阳到地球的途中转化为其他类型的中微子。物理学家们因此推断，中微子的静止质量不为0，而是有一个很小的量，约百分之一电子伏。但也有报告说，中微子质量可能是虚的（Ref: The Imaginary Mass of the Neutrino http://arxiv.org/ftp/physics/papers/0604/0604003.pdf )。

如果中微子超光速被最后验证，中微子其实是超光速粒子，物理学、宇宙学的许多疑难问题也许会获得巨大的突破。

注一： 这个质量为所谓静止质量，因为虚质量粒子最低速度为光速+0，因此静止质量是不可观测量。

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发表评论 评论 (16 个评论)

回复 练精化气AAA 2011-9-24 14:46
岳掌门 请教  质量为虚数  到底是怎么个概念？

质量是不是也是个 观测量 ？
回复 岳东晓 2011-9-24 14:51
练精化气AAA: 岳掌门 请教  质量为虚数  到底是怎么个概念？

质量是不是也是个 观测量 ？
我在文中补充了一点。虚质量粒子速度必须大于光速，因此其静止质量不可观测。
回复 练精化气AAA 2011-9-24 15:00
岳东晓: 我在文中补充了一点。虚质量粒子速度必须大于光速，因此其静止质量不可观测。
是不是可以 称为 意淫粒子？   反正无从证实   哈哈哈
回复 岳东晓 2011-9-24 15:05
练精化气AAA: 是不是可以 称为 意淫粒子？   反正无从证实   哈哈哈
怎么不能证实？静止质量不能直接观测，但动量与能量可以观测。测出动量、能量就能计算出质量。如果 E < p，则质量为虚数，simple as that.
回复 练精化气AAA 2011-9-24 15:09
岳东晓: 怎么不能证实？静止质量不能直接观测，但动量与能量可以观测。测出动量、能量就能计算出质量。如果 E < p，则质量为虚数，simple as that.
嘿嘿  你这个不就是套用 对光子的观测么。 哈哈哈

可 你的前提是  超光速。 在这个前提下， 这个“观测” 本身 都恐怕要

重新定义
回复 岳东晓 2011-9-24 15:43
练精化气AAA: 嘿嘿  你这个不就是套用 对光子的观测么。 哈哈哈

可 你的前提是  超光速。 在这个前提下， 这个“观测” 本身 都恐怕要

重新定义
I don't understand what you are saying. You understand the concept of energy and momentum being observable?
回复 练精化气AAA 2011-9-24 17:36
岳东晓: I don't understand what you are saying. You understand the concept of energy and momentum being observable?
不理解。 不过呢  我很期待 你能发现 你说声称的  质量为虚数的 粒子

通过 你说的 测量 超光速粒子的 动量 的方法
回复 VANO 2011-9-24 20:50
拍拍肩膀，岳先生，我比赛回来了。

今天您写的物理方面的，我是一点点都不懂，。什么也说不出，但这不会影响我想和您交流的意愿。

看见上面的那位朋友正在和您讨论呢，我给你看一个东东哦。

[无论谁要揭谜底，我们就和他拼到底]   
http://my.backchina.com/forum.php?mod=viewthread&tid=917036
回复 岳东晓 2011-9-25 01:56
VANO: 拍拍肩膀，岳先生，我比赛回来了。

今天您写的物理方面的，我是一点点都不懂，。什么也说不出，但这不会影响我想和您交流的意愿。

看见上面的那位朋友正在和您 ...
疯了、全疯了。居然还有人给贝壳村写打油诗，唱歌。
回复 VANO 2011-9-25 07:21
岳东晓: 疯了、全疯了。居然还有人给贝壳村写打油诗，唱歌。
你看，你看，，，您又留下这样容易得罪网友的文字了。

我可真服了You.



打油诗和唱歌，做的很好的呀，。既是创作又是娱乐。
很幽默搞笑的嘛。
回复 VANO 2011-9-25 23:12
小儿郎: 一回来就跟老岳报个到？ 您这种事无大小一定向老岳汇报的精神太可嘉了，赞一个！（我可没往歪处想耶）
您又来嘲笑讥讽我了，
告诉你，没用。
基本我跟岳楼主一个样，刀枪不入的。


如果我在意网友们对我有什么看法，我会在这里公开留下文字吗？
因为这里大多数的网友是很纯洁善良的，不会有那么多的邪念。

最后还是告诉你，我就是喜欢关注岳楼主。
作为网络的品牌形象，他魅力无穷。
回复 VANO 2011-9-26 00:14
小儿郎: 一个“纯洁善良的”烈女，在开发一个“网络的品牌形象”，因为“他魅力无穷”，哈哈哈哈！ 笑翻了   

那谁开发你？   
我可没说我要开发岳楼主，
您别给我乱扣帽子嘛。
我也8需要被开发。
祝您周末快乐。
回复 VANO 2011-9-26 05:36
小儿郎: 对于你这种崇高的行为，我很理解。 每个人有自己的喜好，你有你的自由爱你想爱的任何人。 一个女人，执迷上了什么，会不顾一切的。 小姑娘、少妇、老妪都会。 别 ...
拍拍肩膀：小儿郎早上好。
ヾ(＠⌒ー⌒＠)ノ
理解万岁。 感谢倍可亲，感谢小儿郎。

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