為什么宇宙的極限速度為299792458米/秒？

我們都知道宇宙的極限速度為299792458米/秒，這個速度是宇宙中任何形式的能量所能達到的絕對最高速度。引力波以這種速度活動，光在真空中以這種速度活動，理論上膠子也以這種速度活動!簡而言之，物理學家把這個速度稱為宇宙極限速度C，我們需要理解的是，這個速度并不是光的專利，無質量粒子都可以達到這個速度！

可是無論我們若何盡力，永遠不會達到光速。原因很簡單，因為我們有質量。但我們必需理解的是，對于一個有質量的物體，我們可以對它進行無限加快，物理公式并沒有說不讓我們達到光速，只要我們擁有無限的能量，我們人類今朝確實無法締造出這么龐大的能量，可是人類不可，宇宙可以啊，把一個質量粒子加快到超光速的能量對超新星、類星體、黑洞來說小意思，可是我們為什么沒有發現超光速質量粒子呢？即使擁有龐大的能量，為什么質量粒子的速度還被限制299792458米/秒之下？我們宇宙的極限速度為何是299792458米/秒？

人類的速度極限

但這并不料味著我們人類會知足于90%的C，或者99%，甚至99.9999%，我們一向再為額外增添速度，額外增添能量，額外增添推力而奮斗，為越來越接近無法達到的極限C而盡力。

在歐洲核子研究中間(CERN)我們已經將粒子加快到很是接近C，我們還發現了希格斯玻色子。

經由過程將兩個質子彼此撞擊，（一個質子以299792447米/秒的速度朝一個偏向活動(僅比光速低了11米/秒)，另一個質子以同樣的速度朝相反的偏向活動）我們就能發生壯大的高能粒子，其能量上限只受愛因斯坦的E=mc^2限制，根基上可以完全釋放粒子質量所攜帶的能量。在后來的大型強子對撞機中，這個速度增添到299792455米/秒，這些質子將是迄今為止地球上速度最快的質子。

但它們并不是我們締造的速度最快的粒子。

因為質子是一個相對較重的粒子，比環繞它扭轉的電子重了1836倍!要使電子達到同樣的速度只需要加快質子能量的1 / 1836(或0.054%)。這意味著大型正負電子對撞機LEP(大型強子對撞機LHC的前身)可以或許將電子加快到極高的速度。

那么速度是幾多?299792457.9964米/秒，或者說是驚人的99.99999988%C，僅僅比真空中的光慢3.6毫米/秒!

但這些數字只是在我們地球上締造的，我們用超導電磁加快器加快粒子，我們的能量來歷于眇乎小哉的化學能源。與來自宇宙的能量比擬，我們人類締造的能量的確太小兒科了。

高能宇宙射線所攜帶的能量

在宇宙中布滿了坍縮的恒星、超新星和超大質量黑洞，包羅上圖中活躍星系中間的黑洞，那邊的磁場是我們在地球上締造的磁場強度的數十億倍。宇宙射線本家兒要由高能量質子構成，從各個偏向穿過宇宙空間，我們對撞機中加快的粒子所攜帶的能量與之比擬底子不在一個數目級上。

宇宙的高能粒子發生時，最高的能量不再是用Gev(10^9 ev)， Tev(10^12 ev)甚至是Pev( 10^15 ev)來權衡。這些宇宙射線中的能量可以一路飆升到10^19 ev以上!

這么高的能量，這時你可能會認為，這些質量粒子會不會被加快到光速或者跨越光速呢？

理論上是可以的，上文說過加快只需要足夠的能量!可是宇宙似乎對物質攜帶的能量有限制。因為當能量在5×10^19 eV以上時，宇宙不會讓粒子連結在這個能量之上!

無論最草創造的粒子攜帶的能量有多高，這些粒子傳布時都必需穿過大爆炸留下的微波輻射。

微波輻射平均溫度約為2.725開爾文，比絕對零度高不到3度。若是我們要計較每個光子的均方根能量，大約是0.00023電子伏，一個很小很小的數字。

恰是這些微弱的微波輻射締造了宇宙的速度極限！

高能帶電粒子穿過微波輻射時有機率與光子發生彼此感化，那么就呈現這種可能性:若是能量許可，按照E=mc^2，高能帶電粒子與光子感化會發生一個新的粒子!

粒子不克不及免費獲得能量；它必需來自締造它的系統！高能粒子在能量值10^17ev起頭，就會在碰撞中發生正負電子對，但這是一個能量損掉很是低效的過程，粒子可以在該能量之上傳布數億光年。

可是更高能量的粒子碰撞還會發生最輕的強彼此感化粒子中性π介子，每一個π介子會損耗135Mev的能量。

有一個能量閾值稱為GZK極限值，高于5×10^19 eV的高能粒子與微波發射發生感化就會發射中性π介子，直到低于這個能量閾值！(若是高能粒子有更高的能量，就會發生其他粒子，能量損掉的更快！)

GZK極限是以提出者Greisen、Zatsepin、Kuzmin三人姓氏之首字母為名的理論上限，描述源自遠處的宇宙射線應有的理論上限值。

比來幾年一些科學家認為在地球上不雅測到的宇宙射線中的粒子能量跨越了這個閾值，這意味著不雅測到的高能粒子很可能是在我們星系中發生的，傳布距離短，能量還沒來得及損耗到極限值以下，要么就是我們對相對論的理解有問題(幾乎不成能)。還有別的一個被大大都科學家接管的可能性，那就是我們測量這些前所未有的高能量粒子存在一些問題。