超光速现象（类星体超光速现象）

今天给各位分享超光速现象的超光超光知识，其中也会对类星体超光速现象进行解释，速现速现如果能碰巧解决你现在面临的象类星体象问题，别忘了关注本站，超光超光现在开始吧！速现速现

超光速是什么概念

超光速是什么？

源自于相对论中于局域物体不可超过真空中光速c的推论限制，光速（真空中大约为3亿米/秒，超光超光光速定义值c=299792458m/s=299792.458km/s）成为许多场合下速率的速现速现上限值。在此之前的象类星体象牛顿力学并未对超光速的速度作出限制。除非世上存在自旋超过5的超光超光粒子，不然是速现速现不可能达到的。（因为超光速超越了光速）

真空中的象类星体象光速对任何观察者来说都是相同的。光速不变原理，超光超光在狭义相对论中，速现速现指的象类星体象是无论在何种惯性系（惯性参照系）中观察，光在真空中的传播速度都是一个常数，不随光源和观察者所在参考系的相对运动而改变。这个数值是299,792,458 米/秒。

超光速的特点

显然在一定的情况下（如反常色散很强的介质）可以出现负的群速度，此时，光脉冲在介质中传播比真空中花的时间短，其差ΔT = (L/v) - (L/c）达到绝对值足够大时就可以观察到“超光速”现象，即“光脉冲峰值进入介质以前，在另一边已经有脉冲峰出射了”（由王力军原文译）。

那么这种超光速是不是违背因果律呢？我们仔细考查王的实验就会发现，出射光脉冲虽然是在入射脉冲峰值进入介质之前出现的，但在这之前入射脉冲的前沿早已进入介质了，因此出射脉冲可以看作是由入射脉冲前沿与介质相互作用产生的。其实王的实验重要意义正在于实现了可观测的负群速度的这一现象，而不是像媒体炒作的那样发现了什么“超光速”，负的群速度在这里就不能理解为光的速度了，它也不是能量传输的速度。当然，这一实验本身就说明我们人类对光的认识又前进了一步。对这个实验的解释只凭折射率与群速度的关系这个公式是远远不够的，这其中包含了量子干涉的效应，涉及到对光的本质的认识，揭开蒙在“超光速实验”头上的面纱，仍然是科学家们奋斗的目标。

超光速现象都有哪些，人类能突破光速限制吗？

事实上，目前有几个公认的超光速现象存在：

1.宇宙诞生之初，经历过超光速的暴涨；

2.量子隧穿速度，记得有实验测得超过了5倍光速；

3.量子纠缠感应的速度，有实验证实大于10000倍光速，理论上是无穷大的。

但这些超光速无法传递信息，与狭义相对论不矛盾。但为什么物质的传播速度的上限是光速呢？可以从时间和空间的对称性上去理解。

我们知道对称性在物理学上的地位非常的高，每一个对称性都与一个守恒律相联系，例如，如时间平移不变性与能量守恒联系起来，空间平移不变性与动量守恒联系起来。洛伦兹变换意味着时空的基本对称性，空间与时间之间实际是分不开的，它们是相互关联的。如在一参考系里同时发生而不在同一地点发生的事情，在另一以高速匀速运动的参考系里的观察者看来却不再是同时发生。

只有当洛伦兹变换的对称性受到破坏，即时空的对称性被破坏，才有可能发生物质超光速现象。

如果把这个老太太，放在无限接近光速的飞船上，只需要几天时间，地球恐怕就已经毁灭了……

速度是时间的快进键，而光速是时间的暂停键。当达到光速，时间静止；当超过光速，时间快退。

要理解这个问题，就一定要理解一个很重要的事实：

时空是相对的，每个人感受的时空会受速度影响而变得不一样（其实引力也会影响，但这里不讨论）这一点是理解下面所有内容的前提。

当你在无限接近光速的飞船上，飞向一光年远的星球，你的时空和观察者的时空石独立的（在公式中会是两个量：t 和 t0）。

观察者看到你飞了一年，终于到达了目的地，而你感觉只过去了几分钟，一下就到了一光年远的地方。

牛顿的旧时空理论认为，时空是绝对且唯一的。不管飞多快，你一个来回，跟地球上的人经历的时间应该一模一样（t=t0)。爱因斯坦告诉我们，这是错的。但这却是最符合直觉的，也是大部分人想的样子。

看到这里你可能会有两个问题：

1. 上面例子一光年，不是说好的光要走一年吗？咋一下就到了？

一年，是观察者的参考系，而你，处于接近光速的你，已经身处另一套参考系。你们感受的时空并不一样。造成这种不一样的，是速度。

2. 为什么平时我们感觉不到彼此时空的差异？

感觉不到，是因为差异极小。小到跑步的你，相对静止的别人每秒时间只慢一亿亿分之一秒。

你们所处的空间系也不一样。运动的你，引力势比静止的人大。但在远小于光速的情况下你都察觉不到这些差异。

理解了上面这些，下面就讲速度与时间的关系：

把时间拉长，如果你在无限接近光速的飞船里过完一生呢？

最劲爆的回答是：你可能过不完这一生了……

因为还没等你过完一生，宇宙就已经毁灭了。

在你无限接近光速的一生中，外面的世界可能过去了百亿年（其实远不止，后面会讲）。

另一个劲爆的问题：如果光子有意识的话，宇宙对它来说是什么感觉？

答案是，它没有时间概念，没有之前和过去，它的时间在我们看来是「暂停」的，它更没有宇宙创生的感知，因为创生这个定义本身就基于时间。

太空中最快的速度不是光速，超光速现象都有哪些？

提到宇宙中最快的速度，相信大家都会第一时间想到光速。没错，我们从小到大的书本中一直告诉我们，光速是宇宙中最快的速度，以至于宇宙中的距离尺度都采用光速作为单位。最主要的是“光速恒定”和“光速无法超越”经过多年的推论和验证早已被公认为正确的理论。

但是相信大多数人都不知道，宇宙中还存在着许多“超光速事件”，这些超光速事件不管是从理论分析还是观测结果来看，都是真实存在的。为什么会这样呢？难道是“光速无法超越”这个定理出现错误了吗？

其实这个定理并没有错，错的是大多数人没有真正认识这条定理，或者说大多数人对这条定理产生了逻辑上的错误。

提到光速，就不得不提到人类历史上最伟大的科学家之一阿尔伯特·爱因斯坦，他打破了传统的时空观，让人类开启了光速作用于宇宙观的认知。

在更早的时候，人们普遍认为光能够瞬间到达目标地点，同时也认为宇宙是一个无限延伸的空间，而爱因斯坦终结了这一切，他所提出的相对论带给我们对于光速的全新科学认知，同时也经过了几十年的实验理论证实，证明了其正确性。

那么既然相对论是正确的，宇宙中为何还有速度比光速还要快呢？主要原因是大多数人并没有认识到物理的严谨性。爱因斯坦曾多次说过：”没有什么能超越光在真空中的速度“。

他的这句话可并不是随口一说，而是非常认真和严谨的，这句话中的“什么”一词，代表一个关键的特性，那就是必须拥有“质量”。

根据狭义相对论，“c”代表了光在真空中的传播速度，任何拥有质量的物体，都不可能在真空中达到光速，因为在这个物体在无限接近光速的时候，它的质量也会趋于无穷大。同样的道理，光之所以能够达到光速，是因为构成光的光子没有质量。

虽然现在人类制造出的粒子加速器能够将粒子加速，但是只能加速到99.99%的光速，根本无法达到光速，主要原因就是爱因斯坦提到的“质量无穷大”。

看到这里可能你已经明白了，宇宙中许多“超光速现象”，其实并没有违背狭义相对论，因为狭义相对论所定义的只是“拥有质量”的物质。

也许你很好奇，宇宙中难道除了光子之外还有东西没有质量？其实我们人类的认知具有很大的局限性，宇宙中许多东西都是没有质量的，比如空间，比如占宇宙96%体量的暗物质和暗能量，以目前人类的技术来看它们就是没有质量的，而产生这种矛盾原因，极有可能是因为我们对宇宙的认识还不够深入。

说了这么多，下面就来看看宇宙中，我们人类目前所熟知的五种“超越光速”的现象吧，同时也看看自己知道几个。

一、宇宙大爆炸瞬间

根据近百年对宇宙的观察研究，科学家们认为，我们现在所在的宇宙是从一个密度、质量无限大且体积无限小的“奇点”中爆炸产生的。

在这次形成宇宙的爆炸中，爆炸初期的速度是远远超过光速的，因为这个过程中还伴随着空间和时间的出现，而包括“光速”在内的一切概念，只不过是空间中的小游戏，空间的扩张速度是远大于光速的，科学家将这种情况称之为“视界疑难”。

虽然爆炸初期的情况复杂程度的超出人类的认识，但是空间本身的超光速现象，并不违背爱因斯坦的相对论。

二、脉冲星和黑洞

来自加拿大的一个天文观测团队，偶然间在脉冲星附近发现一些奇异的电子，这些电子的运行速度极快，单从数据中就能反应出这些电子运行速度已经超越了光速，甚至周围已经出现了空间扭曲的现象。

而早前NASA的科学家们，也曾发现黑洞周围的粒子会有超光速的现象出现，他们认为是因为周围有黑洞产生的空间排斥力，在这种力的长期作用下会使部分物质从空间中分离出来，在它们脱离黑洞的短时间内，就会出现超光速现象。目前这种理论在科学界已经得到了广泛的认同。

看到这里相信你已经发现，在脉冲星和黑洞附近观察到的超光速现象，其实有一个共同点，那就是都伴随着空间的变化。

三、宇宙膨胀速度

对于宇宙在膨胀这个实事，相信大家都是知道的，但是大家知道宇宙的膨胀速度远远超越了光速吗？根据大爆炸理论，宇宙诞生至今已经有138亿年的历史，但是目前宇宙的可观测直径却在920亿光年以上。

显然光在138亿年的时间里，根本走不完920亿光年的距离，所以对于这个现象的唯一解释就是，宇宙的膨胀速度是远远大于光速的。

当然了，和前面的原理一样，空间膨胀速度远远超越光速，并不违背爱因斯坦提出的狭义相对论。

四、量子纠缠效应

量子纠缠现在被大部分人所知，主要有两方面原因，第一方面是因为我国在国际上走在了量子纠缠研究的最前列，另一方面则是因为科幻小说《三体》中出现了使用量子纠缠进行超光速通讯的剧情。

根据量子理论，如果“A”和“B”两个粒子互为纠缠状态，那么即便是将这两个粒子放置在相距几百亿光年的宇宙两端，只要A做了一个动作，B则会和A同步做相同的动作，反之亦然，这就是量子的纠缠效应，也是科学界著名的超光速现象之一。

五、虫洞

自上个世纪30年代虫洞理论诞生以来，许多科学家将毕生的经历用于这方面研究，因为作为一种另类的“超光速”星际旅行的方式，它对于人类文明未来的重要性是不言而喻的。

当然了，如果仅仅是看起来对人类帮助非常大，但是看不到成功的希望的话，科学家们也不会对这个理论有如此大的研究热情，正是因为虫洞理论虽然听起来很不可思议，但是理论上是可以实现的，所以才有众多科学家为之奉献一生。

经过这么多年的研究科学家们认为，想要打开时空虫洞需要制造极端的物理环境，人工扭曲空间，从而实现宇宙间两个超远距离的交通，而这个交通速度是远大于光速的。

不得不说的是，虫洞理论也没有违背相对论，因为它并不是让交通工具获得超越光的速度，而是直接改变了空间构造。

总的来说，目前人类在宇宙中所发现的“超光速”现象，全都是与空间有关，还没有发现违背相对论的存在。当然了，这并不能代表宇宙中就一定没有违背相对论的情况出现，毕竟人类对于宇宙的了解还是太少了。

超过光速是什么样的状态！

如果说地球上的话，目前没有比光速还快的速度了，我是说目前，以前，我看过一本书，书上说，当超过光速时，就可以时空了，也可以达到绝对零度了，如果从理论上来说的话，是下面这样的：

速度的累加原理是根据经典物理学理论，在光这样的告诉运动中不适合

根据相对论速度相加公式:

V=( V1+ -V2)/(1+ -V1*V2/C )

V1即速度a，V2即速度b，C为光速，若V1=V2=C,代入公式即得V=C

在V1和V2中，只要有一个等于光速，不管另一个速度多大，结果总是V=C

总之，世界上的最大速度为光速，没有比光速更快的速度

但是说实话，我总觉得，这个时间上是没有什么事情是不可能的，就像外星人吧，说银行系其他行星上没有空气和水，可是他们不一定要和人类一样依靠水和空气存活啊？我觉得一楼的话虽然简单，但还是有道理，什么事情是不可能的呢？有谁能知道1000，10000年后的事情呢？

没有 有也发现不了 因为当速度接近光速的时候 时间就会静止(相对论里有说过) 而要发现比光更快的东西 用来探测的仪器要多恐怖你自己想想 至少现在的科学技术达不到

那就是眼睛 理由很简单 光跑了400亿年才跑到现在的位置 而我们用天文望远镜就能在一瞬间跑到光花跑了400亿年的位置 说到这里有人要问没光我们眼睛怎么看的见?这个问题问的好 我们能不能找一个比光速更快的东西来代替光呢 答案是有的 那就是我们人类独有的东西意念 如果科学家往这方面来研究我相信不出50年应该有很大的突破 超越时间不在是梦想 开发人类大脑的意念是了解宇宙或世间万物唯一一个最的方法

万有斥力波——比光速更快的东西

万有斥力波——比光速更快的东西

相信大多天文物理学爱好者，又或者宇宙学爱好者一定知道关于爱因斯坦寻找万有引力波的典故，至于有没有在月球探测到这种波似乎一直没有下文，但是我却在研究引力波的双胞兄弟——斥力波中意外发现，不管去用什么方法，所有的物质条件都有可能无法探测到这两种波，因为无论是它们的波长还是它们的波速都是一种极限，一种超级物理极限。

在这我不想多费唇舌去讨论引力波和斥力波是双生子的科普常识，显然以我们目前的科技能力在原子中寻找斥力波要比到宇宙中心去寻找引力波要容易得多，只是这需要我们进行一些更为大胆的假设才能筑起这样一个研究的平台（不过还是让大家原谅我将最基本粒子的假设作为一个高度机密而不向公众公开）。

先讨论一下斥力波的波长。我认为原子间的斥力由原子内的最最基本粒子产生的一种平衡引力的波（原因机密），既然斥力波来自原子内部，必定对原子结构产生重大影响，因此为了不让原子尺寸忽大忽小现象，也就是要保证原子的下一层结构的运动轨迹均衡，斥力波的波长就要以原子的下一层结构的粒子为数量级。我们知道原子的下一层粒子是质子和中子，它们的下一层又分别是夸克和中微子，在量子力学中似乎没有关于斥力波对质子和中子运动造成影响的说法，因此斥力波的波长有可能是夸克这样的一个数量级。考虑到夸克和中微子都有六种之多，我认为宇宙大爆炸前不可能存在这么复杂的形态，它们下层应该是较为简单的基本粒子来组合成它们目前多姿多彩的形态，所以最最基本粒子比夸克还要小。于是，如果斥力波仍然没有影响夸克这一级的运动形态的话，它的波长将有可能夸克还小，因此斥力波的波长有可能在0.01fm至10fm之间（1fm = 10的 负15次方米）。（以上关于波的力学的东东从略）

斥力波的速度。要求解这个速度就要有一个前提假设，否则的话就无从求解。我们要假设相对论在任何形态空间都成立，特别是质能方程——在这我要先特别提一下霍金提出的在黑洞中一切物理定律都失效的说法，不过反过来看问题的话，没有相对论，你霍金又如何想得出黑洞来。斥力波是由基本粒子释放出来的一种能量波，它需要消耗基本粒子的质量，问题是基本粒子中有多少的比例参与释放这种能量。显然不是基本粒子的全部，否则将来某一天所有物质都会因为变成斥力波而在宇宙中消失，不符合宇宙大爆炸的原理。我首先假设是1：1的比例，但很快发现这种比例是无法构成宇宙大爆炸的条件的，它必须小于这个比例，甚至远远小于这个比例，也就是说产生斥力波的物质只有总物质很小的一部分。通过相对论的质能方程我们就可以知道，一旦这个比例小于1：1，斥力波的速度就已经大于光速。知道这个条件后，求解斥力波的速度就有了一定的眉目。但是目前科技对最基本粒子的了解还是很少，在原子核内部找出物质间的比例关系非常难，尽是一些无限值，或者是区间很大的数值，没有太大价值。于是我转入宇宙学寻找出路，很快在一系列的宇宙参数中找到了可供参考的参数，在剃除一些荒谬的计算结果后得到一个比较接近预期的数值——2505光年/秒，略大于光速的平方。这个数值显然相当巨大，不可否认在计算过程中选用单位时或者存在不恰当之处，但结果却比较符合我对宇宙大爆炸的一些假设——这种特殊的空间能量在不影响宇宙结构的情况下却起着决定宇宙命运的作用，同样宇宙也需要这样的能量来制造奇迹。我想如果我们一直停留在光速是最快的速度的思维空间里的话，已经来到地球的外星人一定这么笑话我们：“小样，用光速就想到我家做客？等下地球一个物种有了文明再来吧。”

剩下的频率和振幅似乎已经不再引起读者足够的兴趣，有兴趣的朋友可以自己计算，我们转回问题的开头。我们既然算是大致上了解了斥力波的基本属性，作为双生子之一的引力波可能也具有相同的属性，好像可以得到将来探测技术提高的情况下就有可能探测到它们，只是存在如何区分它们的难题的这么一个结论。但是并非如此简单，事实上我在本论坛上发表过一篇题为《时空机器可能么？一个可能是恐龙灭绝的试验》的帖子里提出微观物质间具有同步共振的机理，在这里我要加以解释的是这种同步共振的机理就是由斥力波造成的，反过来它也影响了人们试图探测到这对双生子的可能性，物质的同步共振就像速度相同、同向的两列火车，谁能说得清楚谁是运动，谁是静止得呢？首先被黑洞吸收就会释放能量

而1L所说的会有东西逃逸出来

那只是被释放的能量而已

光速不等于逃逸速度

固然都和速度沾边

假如你能搜一下 光锥这个东西 大约就能明白了

你也能够经过洛伦兹变换式的最后一个方程了如指掌为什么C是最快的

人们所感兴趣的超光速，一般是指超光速传递能量或者信息。根据狭义相对 论，这种意义下的超光速旅行和超光速通讯一般是不可能的。目前关于超光速的 争论，大多数情况是某些东西的速度的确可以超过光速，但是不能用它们传递能 量或者信息。但现有的理论并未完全排除真正意义上的超光速的可能性。

首先讨论第一种情况：并非真正意义上的超光速。

1。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，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。

2。第三观察者 如果A相对于C以0.6c的速度向东运动，B相对于C以0.6c的速度向西运动。对 于C来说，A和B之间的距离以1.2c的速度增大。这种“速度”--两个运动物体之 间相对于第三观察者的速度--可以超过光速。但是两个物体相对于彼此的运动速 度并没有超过光速。在这个例子中，在A的坐标系中B的速度是0.88c。在B的坐标 系中A的速度也是0.88c。

3。影子和光斑 在灯下晃动你的手，你会发现影子的速度比手的速度要快。影子与手晃动的 速度之比等于它们到灯的距离之比。如果你朝月球晃动手电筒，你很容易就能让 落在月球上的光斑的移动速度超过光速。遗憾的是，不能以这种方式超光速地传 递信息。

4。刚体 敲一根棍子的一头，振动会不会立刻传到另一头？这岂不是提供了一种超光 速通讯方式？很遗憾，理想的刚体是不存在的，振动在棍子中的传播是以声速进 行的，而声速归根结底是电磁作用的结果，因此不可能超过光速。(一个有趣的 问题是，竖直地拎着一根棍子的上端，突然松手，是棍子的上端先开始下落还是 棍子的下端先开始下落？答案是上端。)

5。相速度 光在媒质中的相速度在某些频段可以超过真空中的光速。相速度是指连续的 (假定信号已传播了足够长的时间，达到了稳定状态)的正弦波在媒质中传播一段 距离后的相位滞后所对应的“传播速度”。很显然，单纯的正弦波是无法传递信 息的。要传递信息，需要把变化较慢的波包调制在正弦波上，这种波包的传播速 度叫做群速度，群速度是小于光速的。(译者注：索末菲和布里渊关于脉冲在媒 质中的传播的研究证明了有起始时间的信号[在某时刻之前为零的信号]在媒质中 的传播速度不可能超过光速。)

6。超光速星系 朝我们运动的星系的视速度有可能超过光速。这是一种假象，因为没有修正 从星系到我们的时间的减少(？)。

7。相对论火箭 地球上的人看到火箭以0.8c的速度远离，火箭上的时钟相对于地球上的人变 慢，是地球时钟的0.6倍。如果用火箭移动的距离除以火箭上的时间，将得到一 个“速度”是4/3 c。因此，火箭上的人是以“相当于”超光速的速度运动。对 于火箭上的人来说，时间没有变慢，但是星系之间的距离缩小到原来的0.6倍， 因此他们也感到是以相当于4/3 c的速度运动。这里问题在于这种用一个坐标系 的距离除以另一个坐标系中的时间所得到的数不是真正的速度。

8。万有引力传播的速度 有人认为万有引力的传播速度超过光速。实际上万有引力以光速传播。

9。EPR悖论 1935年Einstein,Podolski和Rosen发表了一个思想实验试图表明量子力学的 不完全性。他们认为在测量两个分离的处于entangled state的粒子时有明显的 超距作用。Ebhard证明了不可能利用这种效应传递任何信息，因此超光速通信不 存在。但是关于EPR悖论仍有争议。

10。虚粒子 在量子场论中力是通过虚粒子来传递的。由于海森堡不确定性这些虚粒子可 以以超光速传播，但是虚粒子只是数学符号，超光速旅行或通信仍不存在。

11。量子隧道 量子隧道是粒子逃出高于其自身能量的势垒的效应，在经典物理中这种情况 不可能发生。计算一下粒子穿过隧道的时间，会发现粒子的速度超过光速。(Ref: T. E. Hartman, J. Appl. Phys. 33, 3427 (1962))一群物理学家做了利用量子隧道效应进行超光速通信的实验：他们声称以 4.7c的速度穿过11.4cm宽的势垒传输了莫扎特的第40交响曲。当然，这引起了很 大的争议。大多数物理学家认为，由于海森堡不确定性，不可能利用这种量子效 应超光速地传递信息。如果这种效应是真的，就有可能在一个高速运动的坐标系 中利用类似装置把信息传递到过去。

Ref:W. Heitmann and G. Nimtz, Phys Lett A196, 154 (1994);A. Enders and G. Nimtz, Phys Rev E48, 632 (1993) Terence Tao认为上述实验不具备说服力。信号以光速通过11.4cm的距离用 不了0.4纳秒，但是通过简单的外插就可以预测长达1000纳秒的声信号。因此需 要在更远距离上或者对高频随机信号作超光速通信的实验。

12。卡西米(Casimir)效应 当两块不带电荷的导体板距离非常接近时，它们之间会有非常微弱但仍可测 量的力，这就是卡西米效应。卡西米效应是由真空能(vacuum energy)引起的。 Scharnhorst的计算表明，在两块金属板之间横向运动的光子的速度必须略大于 光速(对于一纳米的间隙，这个速度比光速大10-24。在特定的宇宙学条件下(比 如在宇宙弦[cosmicstring]的附近[假如它们存在的话])，这种效应会显著得多。 但进一步的理论研究表明不可能利用这种效应进行超光速通信。 Ref:K. Scharnhorst, Physics Letters B236, 354 (1990)S. Ben-Menahem, Physics Letters B250, 133 (1990)Andrew Gould (Princeton, Inst. Advanced Study). IASSNS-AST-90-25Barton Scharnhorst, J Phys A26, 2037 (1993)

13。宇宙膨胀 哈勃定理说：距离为D的星系以HD的速度分离。H是与星系无关的常数，称为 哈勃常数。距离足够远的星系可能以超过光速的速度彼此分离，但这是相对于第 三观察者的分离速度。

14。月亮以超光速的速度绕着我旋转！ 当月亮在地平线上的时候，假定我们以每秒半周的速度转圈儿，因为月亮离 我们385，000公里，月亮相对于我们的旋转速度是每秒121万公里，大约是光速 的四倍多！这听起来相当荒谬，因为实际上是我们自己在旋转，却说是月亮绕这 我们转。但是根据广义相对论，包括旋转坐标系在内的任何坐标系都是可用的， 这难道不是月亮以超光速在运动吗？

问题在于，在广义相对论中，不同地点的速度是不可以直接比较的。月亮的 速度只能与其局部惯性系中的其他物体相比较。实际上，速度的概念在广义相对 论中没多大用处，定义什么是“超光速”在广义相对论中很困难。在广义相对论 中，甚至“光速不变”都需要解释。爱因斯坦自己在《相对论：狭义与广义理论》 第76页说“光速不变”并不是始终正确的。当时间和距离没有绝对的定义的时候， 如何确定速度并不是那么清楚的。

尽管如此，现代物理学认为广义相对论中光速仍然是不变的。当距离和时间 单位通过光速联系起来的时候，光速不变作为一条不言自明的公理而得到定义。 在前面所说的例子中，月亮的速度仍然小于光速，因为在任何时刻，它都位于从 它当前位置发出的未来光锥之内。

15。明确超光速的定义 第一部份列举的各种似是而非的“超光速”例子表明了定义“超光速”的困 难。象影子和光斑的“超光速”不是真正意义的超光速，那么，什么是真正意义上的超光速呢？在相对论中“世界线”是一个重要概念，我们可以借助“世界线”来给“超 光速”下一个明确定义。

什么是“世界线”？我们知道，一切物体都是由粒子构成的，如果我们能够 描述粒子在任何时刻的位置，我们就描述了物体的全部“历史”。想象一个由空 间的三维加上时间的一维共同构成的四维空间。由于一个粒子在任何时刻只能处 于一个特定的位置，它的全部“历史”在这个四维空间中是一条连续的曲线，这 就是“世界线”。一个物体的世界线是构成它的所有粒子的世界线的集合。

不光粒子的历史可以构成世界线，一些人为定义的“东西”的历史也可以构 成世界线，比如说影子和光斑。影子可以用其边界上的点来定义。这些点并不是 真正的粒子，但它们的位置可以移动，因此它们的“历史”也构成

世界线。

四维时空中的一个点表示的是一个“事件”，即三个空间坐标加上一个时间 坐标。任何两个“事件”之间可以定义时空距离，它是两个事件之间的空间距离 的平方减去其时间间隔与光速的乘积的平方再开根号。狭义相对论证明了这种时 空距离与坐标系无关，因此是有物理意义的。

时空距离可分三类： 类时距离：空间间隔小于时间间隔与光速的乘积； 类光距离：空间间隔等于时间间隔与光速的乘积；

宇宙中有超过光速的速度存在吗？

光速被认为是宇宙中的极限速度，任何物体都无法超越光速。但在现实生活当中，宇宙中却存在着一些超光速的现象，打破了我们科学家们原有的认知。

众所周知，速度是代表物体运动快慢的一个物理量，从理论上来说，速度应该是无限的。

但在爱因斯坦的相对论中有这样描述：“一个有质量的物体，它的速度是有限的，速度可以无限地接近光速，但是却永远都无法达到光速”。

为什么光速不可超越？

对于光速不可超越的这一说法来源于爱因斯坦的狭义相对论，在狭义相对论中，任意一个物体的速度只能无限接近光速，无法超越。

也可以理解为，对于有静止质量的物体来说，不管它的质量是多少，都只能无限接近于光速，但是不可能达到光速。

为什么会这样呢？其实这在爱因斯坦的质能方程E=MC²中就有很好的解释，E表示一个物体所拥有的能量，M代表物体的质量，C代表着光速。从这个方程式中我们可以看出，能量与质量存在着一定的比例关系，质量越大能量也就越大。

反过来，物体的能量越大它的质量也就越大，其中也包括动能。换句话说，如果一个物体要想达到光速，随着速度越来越接近光速，质量也将会变得巨大。

比如当一艘宇宙飞船以90%的光速飞行，那它此时的质量是飞船相对静止时的两倍，这也意味着引擎必须加倍输出才能使飞船加速前进，因此飞船的速度越高，其能量也就越高，质量也会变得越大，此时飞船内的一切也会变得越来越重，这就是质增效应。

再来看牛顿的速度叠加公式，如果火车以4/5倍的光速运动，而火车上有一个人在以3/5倍光速在车上走，那么地面上看来：火车上人的速度应该是4/5+3/5，即8/5倍光速，大于光速。

但当火车以接近光速运动的时候，在车上的人自己感觉一切正常，不过从地面上视角来看，发现车上的人移动速度非常慢，所以车上的人在往前走，而在地面看来，根本不是3/5倍光速，而是远远比这个速度小很多。

在这个时候，车上的一切物理变化，化学变化等，其实在地面上的人看来都是非常缓慢的，因此地面上的人看火车上的人最终速度应该是等于4/5倍光速加一个远远小于8/5倍光速，总速度还是小于光速！

对于光速不可超越，更精确一点来说，是任何有能量和信息的传递速度不能够超过光速。

超过光速的现象。

一、宇宙膨胀速度

根据推测，目前我们宇宙的年龄为138.2亿年，而我们可观测宇宙的半径达到了460亿光年，也就是说在过去的138.2亿年中，宇宙至少膨胀了460亿光年。

这样计算的话，在过去的138.2亿年中，宇宙膨胀的平均速度至少为光速的3.32倍。也正是由于宇宙的超光速膨胀才使得现在宇宙的可观测直径达到了920亿光年。

二、量子纠缠

所谓的“量子纠缠”指的是，两个粒子在互相纠缠的状态之下，不管这两个粒子相距的距离是有多么遥远，其中的一个粒子做出什么动作的同时，另一个粒子也会相应的没有延迟的做相同动作。因此，距离对于这两个处于互相纠缠的粒子来说根本不是问题，而它们之间的联系机制也远远的超越了光速。

三、虫洞理论

虫洞这个概念最早是在1916年由奥地利的一位物理学家提出来的，又被称为爱因斯坦—罗森桥，是指宇宙中一种奇特的天体，用来连接宇宙遥远空间和时间的。

尽管目前没有什么证据来证明虫洞的真实存在，但科学家们预测虫洞会以时空端点之间的捷径形式而存在，如同一个时空隧道一样，可以实现瞬间转移，甚至还是超越时间和空间的一种通道。

总之，虫洞可以让两个距离相对来说很远的局部空间瞬间离得很近，这种瞬间是远远超过了光速的，然而目前的“虫洞理论”只是一种假设。

综上所述，对于这些超光速现象其实并不违背相对论，更准确一点的理解的话，可以说光速最快的速度限制所针对的是物质，而非空间。

所以这与光速不可超越的定义并不违背。但在宇宙中的还有很多现象是我们人类目前所不能理解的，因此只能说目前人类的进步空间还很大。

宇宙中存在超光速现象吗？

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”

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