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眾所周知，宇宙中的最快速度是299792458米/秒，這個數字代表了光速，是所有形式能量能觸及的極限。
引力波、光子，甚至理論上的膠子，都以這個速度飛馳?？茖W家們稱之為宇宙極限速度，即C。 重要的是，我們需要理解，這個速度并不是光的專利，無質量的粒子都能夠達到這個速度。 但無論人類多么努力，我們似乎永遠無法觸及光速的邊緣。為什么？ 答案其實并不復雜，只因我們攜帶著質量。盡管物理學并未禁止我們達到光速，條件是擁有無窮無盡的能量，這對我們目前科技水平而言，是天方夜譚。
然而，盡管我們人類做不到，宇宙卻能輕而易舉地賦予一個粒子超光速的能量——這在超新星、類星體、黑洞中不過是小菜一碟。但為何我們至今未見超光速的粒子呢？在擁有強大能量的前提下，為何所有粒子的速度都被限制在299792458米/秒之下？
在歐洲核子研究中心(CERN)，我們將粒子加速到接近光速的程度，并發現了神秘的希格斯玻色子。 通過質子間的猛烈撞擊，我們制造出了接近極限速度的高能粒子，其能量上限僅受制于愛因斯坦質能方程E=mc^2，理論上可釋放粒子內在的全部能量。在大型強子對撞機中，這個速度甚至一度達到299792455米/秒，成為地球上速度最快的質子。 但速度的極限并不止于此。
質子雖重，但圍繞它旋轉的電子質量卻輕得多，僅比質子輕1836倍。這意味著加速電子至相同速度所需的能量遠低于質子。
大型正負電子對撞機LEP能將電子加速到驚人的速度，即299792457.9964米/秒，或者說99.99999988%C，只比真空中的光慢3.6毫米/秒！ 然而，這些都僅是人類在地球上所能達到的成就。我們使用超導電磁加速器，依靠微不足道的化學能源獲得能量，與宇宙中的能量相比實在微不足道。
在宇宙間，活躍著坍塌的恒星、超新星和巨型黑洞，它們的磁場強度是地球上我們所制造的磁場的數十億倍。宇宙射線主要由高能質子構成，穿梭于宇宙空間，其攜帶的能量與我們加速器中的粒子相比，根本不在一個數量級上。 宇宙的高能粒子在產生時，其能量已經不再以Gev、Tev或Pev來度量，而是一路飆升至10^19 ev以上！ 面對如此高的能量，很多人會有疑問：這些質量粒子會不會被加速到光速甚至超過光速呢？理論上答案是肯定的，只要有足夠的能量支持加速。
但宇宙似乎對物質攜帶的能量施加了某種限制，因為當能量超過5×10^19 eV時，宇宙不再允許粒子維持在這一能量水平。
無論最初創造的粒子攜帶了多少能量，它們在傳播過程中都必須穿越大爆炸留下的微波輻射背景。這些微波光子的平均能量極低，僅為0.00023電子伏。
正是這些微弱的輻射，在悄無聲息中塑造了宇宙的速度極限。當高能帶電粒子穿過這些微波輻射時，它們有可能與光子發生相互作用，根據質能方程E=mc^2，形成新的粒子。 粒子并不能無中生有獲取能量，能量必須來自其所在的系統。 當高能粒子的能量達到10^17ev時，就會在碰撞中產生正負電子對，盡管這是一個非常低效的過程，粒子可以在此能量水平上傳播數億光年。然而，更高能量的粒子碰撞會產生最輕的強相互作用粒子——中性π介子，每個π介子會消耗135Mev的能量。
存在一個被稱為GZK極限的能量閾值，高于5×10^19 eV的高能粒子在與微波輻射相互作用時，會發射中性π介子，直到能量降至該閾值以下。（如果高能粒子擁有更高能量，會生成其他粒子，導致能量更快地損失。）GZK極限是基于理論預測，描述了來自遙遠宇宙的高能射線應該具有的理論極限值。
最近幾年，一些科學家提出地球上觀測到的宇宙射線中粒子的能量可能超越了GZK極限，這可能意味著觀測到的高能粒子很可能是在我們銀河系中產生，由于傳播距離短，能量還未來得及降低到極限值以下。 當然，這也可能是因為我們對相對論的理解有誤（這幾乎不可能）。另一個更被廣泛接受的解釋是，我們對這些前所未有的高能量粒子的測量存在問題。 當前，最先進的宇宙高能粒子觀測設備——皮埃爾·奧格天文臺和高分辨率復眼實驗——尚未發現任何超過5×10^19 eV的宇宙射線。
想象一下，當一個質子以GZK極限的速度運動時，這意味著它已經接近了極限速度，即光速。 讓我們從數字上感受一下這個速度：299792457.99999999999999999999918米/每秒——幾乎與光速無異。
想象一下，一個擁有GZK極限能量的質子與一個光子比賽，飛向我們最近的鄰居——比鄰星。毫無疑問，光子會首先到達，但質子僅落后22微米，700飛秒后到達。如果質子和光子一起飛向仙女座星系再返回，這個旅程需要近500萬年，質子可能只會遲到大約13秒。
我們所知的每一個帶電粒子、每一束宇宙射線、每一個質子、每一個原子核都受到宇宙極限速度的制約！實際上，它只比光速慢了一點點。 因此，當我們夢想在宇宙中超光速旅行時，這個想法實際上非常危險，因為來自宇宙大爆炸的微波輻射會立即與我們發生相互作用，不僅損耗能量，還可能順便將我們烤焦！ 這就是宇宙限制所有物質速度的根本原因。 |
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