切伦科夫现象 (水切伦科夫探测器)

什么是切伦科夫效应？

媒质中的光速比真空中的光速小，粒子在媒质中的传播速度可能超过媒质中的光速，在这种情况下会发生辐射(切伦科夫辐射)，称为切仑科夫效应(Cherenkov effect)。

媒质中的光速比真空中的光速小，粒子在媒质中的传播速度可能超过媒质中的光速，在这种情况下会发生辐射，称为切仑科夫效应。这不是真正意义上的超光速，真正意义上的超光速是指超过真空中的光速。

一般来说，肉眼看不见切伦科夫效应，但是当它的强度很大时，会在屏蔽某些核反应堆的池水中出现微弱的浅蓝色的光辉。在这种情况下，看得见的切伦科夫辐射是由于反应堆射来的高能电子的速度比光在水中的速度大而比光在真空中的速度小的原因引起的。也就是说，这时高能电子的速度在2.25×10^8米/秒与3×10^8米/秒之间。

在日常生活中，也可找到切伦科夫效应的例子。例如，当船在水中以大于水波的波速运动时，船前的波就可以看成是切伦科夫效应的例子。又例如，在空气中，一架喷气式飞机以大于声速运动时，飞机前头的空气波。也可以作为说明切伦科夫效应的例子。

宇宙中有超过光速的速度存在吗？

地球赤道周长4万公里，真空光速为每秒三十万公里，因此光子每秒能绕地球七圈半。

太阳系是个直径两光年的球形区域，从地球出发不论从哪个方向飞，都需要至少飞一光年，才能离开太阳系。

一光年，对旅行者一号来说，需要3万年才能飞完。

尽管在光子的“感知”里，自己不需要时间，就能到达宇宙任何地方，但在低速运动状态下的人类看来，一光年的距离，就意味着连光都需要一年时间才能跑完。

而且一年之后

离开的不过是半径一光年的太阳，可进入到的，却是半径465亿光年的可观测宇宙，以及可能连半径都没有的，“全宇宙”。

由此可以看出，光速之于宇宙，好似蚂蚁之于地球，如果再考虑到地球恒定，而宇宙膨胀的话，光速连蚂蚁都不如……

但好在宇宙中还是存在超光速的

目前，真正被大众熟知的，且被科学界承认的超光速，一共有两个，它们分别是量子纠缠超光速，和宇宙膨胀超光速。

但这两个超光速，都不传递信息，因此既没有违反相对论，也没有打破因果律。

只不过，“超光速违反相对论”这一说法，其实有点冤枉这个百年前的理论。

因为在狭义相对论之后，诞生的广义相对论中，时空结构是，可以被质量“肆意蹂虐”的。因此光线在经过太阳周围时，才会被弯曲。

大质量恒星晚年的核心区，也才会因为质量过大，而变成黑洞。

1930年，爱因斯坦和同为物理学家的罗森，构想了一种，时空扭曲到极致后的产物，“爱因斯坦-罗森桥”

这个后来被称为“虫洞”的东西，可以连接宇宙中，任意两个时空坐标，从而实现坐标之间的“快速抵达”，且理论上来说，只要时空足够扭曲，那么虫洞还可以让人类，在一瞬间从地球到达，254万光年外的仙女座星系。

最重要的是，整个过程完全是利用了，时空本身的特性，没有任何违反相对论的地方。

那么虫洞是怎么产生的？

人类又该如何生成虫洞？

目前的理论认为，天然虫洞源于时空漩涡的碰撞，而时空漩涡，就好像滚开水中不断涌现的气泡，天然虫洞则是气泡们短暂“相交”时的产物，但“相交”必然是短暂的。

所以在宇宙接近绝对零度的今天，天然虫洞基本销声匿迹了。

物理学家基普.索恩认为，想要在今天的宇宙中生成稳定虫洞，需要“负能量”来帮忙，它可以帮助虫洞保持稳定，并确保虫洞不会被引力“坍塌”，遗憾的是，尽管“卡西米尔效应”中，有负能量的影子，但物理学界对负能量的研究还很有限，人造虫洞也还停留在科幻阶段。

在今天的航空航天界来看来，物理学界的“虫洞”根本没有任何实际意义，航天科学家们眼下更期盼的，是可控核聚变和霍尔推进器，前者能为飞船提供充沛电能，后者能让飞船直接“用电加速”

如此一来，化学能源+反作用力推进，的低效率将不复存在，人类文明也将迎来真正的“星际大航海时代”