加速器能将粒子的运动速度无限接近于光速,这也是我们能够到达的最快速度。

有人会问,既然可以将粒子加速到这么大的速度,那么为什么不能把人放进去,这样人就能体验一把光速飞行了。

关于人为什么不能进入加速器,前苏联科学家普戈斯基有话要说。

粒子对撞机产生夸克(把头伸进粒子加速器)(1)

加速器的原理

他将头伸进了当时苏联的U70加速器被高速粒子轰击了头部

那么,是因为普戈斯基太疯狂以身测试,还是发生了严重的科学实验事故呢?

让我们将时间的指针拨回1978年。

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U70加速器

粒子加速器

加速器是通过电场对带电粒子加速,从而具有巨大的能量

然后用磁场约束带电粒子的行动轨迹,让其沿着设定的轨道运行。

这些粒子如果发生碰撞,那么会出现多种情况,比如诞生新的元素

1937年,人类历史上第一个人造元素锝,就是利用氘原子核在加速器中“轰击”42号元素钼得到的。

此外,加速器还能人为制造辐射,用于医疗、农业、检测等多个方面。

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第一个人造元素锝

此外,粒子加速器对于研究微观物理有着重要的意义,只有它能无限接近爱因斯坦的质能方程

在加速器中,粒子的最高速度能接近光速的99.99%,是人类能够创造出来的最大速度。

或许在未来会超越光速,进入另一个文明的维度。

因此,只要是有意向发展科学的国家,都会建造大型粒子加速器

上个世纪60年代,各项指标都在巅峰的苏联,在普罗特维诺市建造了U70加速器

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普罗特维诺市

这是当时世界最先进、规模最大的粒子加速器之一,光是加速环直径就有1500米

带电粒子就在这个“圆环”中被加速,进行一系列粒子实验研究。

然而,这也意味着U70一旦出现故障,那么在维修上得花费巨大的精力和财力

因为这座大型粒子加速器,需要半个月的时间才能关闭,而重新启动又需要半个月,折腾下来就是整整1个月

花钱都是小事儿,主要是因故障耽搁的科学实验,会影响整个苏联的科学发展。

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加速器内部

怕什么就来什么,1978年7月13日,加速器的一截圆环出现了故障,必须进行维修。

此时里面还有正在运动的粒子,为了保证维修人员的安全,就必须关闭运转。

可一旦按下关闭键,等恢复正常工作起码得1个月以后了。当时美苏争霸已经进入白热化阶段,1个月的时间很有可能会让苏联的科学落后于美国。

于是苏联的科学家,同时也是这次故障的维修者普戈斯基,决定冒险进入加速器内排除故障。

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加速器维修

人与粒子的对撞

当时是这样的计划的:加速器不关,但是里面的粒子也不能再要了,将它们改变路径,撞向加速器的水泥管壁,然后普戈斯基在进入加速器内部进行维修。

可是在时间交接上却出现了重大事故,普戈斯基的头提前进入了故障区的圆环内部,恰好遇上了一束高能粒子,速度达到了10的12次方级别,产生的辐射超过了20万伦琴

一瞬间,普戈斯基感觉自己的脑袋被什么东西击穿了,他甚至都没有来得及感受到疼痛。

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高能离子束

之后他被送到了莫斯科的医生,医生发现,粒子的轰击区主要集中在普戈斯基的头部左侧,他的左颞区、左耳骨与鼻子都有粒子轰击后的留下的痕迹。

这些部位的细胞开始死亡头发、皮肤开始脱落

普戈斯基出现了昏迷,神志不清,甚至失去了左耳的听力。

当时医生已经下达了病危通知书,认为普戈斯基已经没有生还的可能。

然而没想到几周后,普戈斯基竟然奇迹般地活了下来

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幸存的普戈斯基

不仅如此,他脱落的头发后来又长了出来,左耳也恢复了听力,经过半年的康复,普戈斯基看起来已经没有任何问题了。

只不过若是仔细观察就会发现,他留下了终生的后遗症。

粒子的辐射将他左半边脸的面部神经破坏,他出现了左脸面瘫

但是普戈斯基的大脑还能继续运作,并且还在之后继续从事了物理工作。

要知道当时的辐射量足足有20多万伦琴,是人类承受极限的400倍,为何普戈斯基还能创造奇迹,活下来呢?

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生湖中的辐射

奇迹是如何发生的?

医生认为普戈斯基能够活下来,主要有两个原因。

第一就是粒子束没有攻击到他的大脑核心,也就是脑干、神经中枢这一块,只是伤到了他左半脑的部分区域,都不是致命的部位

而且这些粒子速度太快,它们并没有在普戈斯基的脑袋里呆很长时间,所以留下来的辐射量并不多

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大脑的核心

第二个原因就是,因为事先已经开始在排空管道内的粒子,所以这束粒子流高能但是不密集,如果是平时那种粒子流,普戈斯基的脑袋可能直接就无了。

当然,医生也表示,这里面还有幸运女神的眷顾,如果普戈斯基早一点伸头进去,很有可能会轰到他的整个头。

一旦击穿了大脑的核心地带,那么普戈斯基就是脑死亡,很有可能还没来得及送医院就离开了人世。

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粒子携带的能量

由于普戈斯基的左脸被粒子流轰击过,所以面部神经已经完全瘫痪,这导致他的左脸无法做任何表情,也失去了一定的活力。

久而久之,与他的右脸看起来差别越来越大,因为右脸长出了皱纹,而左脸却“永葆青春”

不过普戈斯基本人却将这件事情认为是一次与物理的深入交流,也让他更加明白了粒子所具有的能量,之后投身于粒子加速方面的研究。

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粒子对撞

光速之壁

有人问,为何加速器里面加速的,都是各种粒子级别的物质,属于微观物理实验

为什么我们不可以对宏观的物体使用加速器?比如太空飞船。

而且就算给这些粒子加速,也只是无限逼近光速无法达到光速,也无法超越光速呢?

这里就不得不提到,物体的质量和物体运动的速度是有关系的

我们一直有一个误区,那就是认为一个物体的质量是一成不变的,认为这是物体的属性常量。

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质量与速度的公式

其实不然,物体的质量分为静止质量运动质量

运动质量与这物体的速度有关,速度越快,质量会越大,当速度达到光速,物体的质量会达到无穷大

当物体质量无穷大之后,有一种假说认为会变为黑洞,于是就会吸收周围的其他的物体。

如果是人的质量无穷大,那么人体会坍塌,形成黑洞,人就直接死了。

如果是加速器里面的粒子到达了光速,那么加速器里面的其他粒子都会被吞噬掉,这些粒子会变成很可怕的存在,说明不定人类最后也会被吞噬。

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黑洞被认为是质量无穷大

此外,物体的运动速度越快,那么它的长度就会越短,当速度达到光速后,物体的长度会变为无限小

综上所述,物体的速度如果是光速,那么它就会变成质量无限大、体积无限小,根据宇宙的历史来看,只有奇点满足这个要求。

也就是这个时候,整个宇宙的时间、空间体系全部坍塌,一切都回到了最初的奇点

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宇宙大爆炸

这个时候,宇宙已经不存在了,需要重头再来。因此,没有物体的速度可以超过光速,否则会引起整个宇宙的毁灭。

穿越时空仅停留在理论阶段,如果真要穿越,会引起时间空间体系的崩溃。

当然,无法穿越光速同样属于假设,科学家们认为光速并非是宇宙中最大的速度,只是人类已知的最大速度。

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时空隧道

因此,这个光速之壁很有可能只是人类的科技没有达到而已。

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