在我們的宇宙里，沒(méi)有任何物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)速度能夠超過(guò)光速。愛(ài)因斯坦是第一個(gè)提出這個(gè)假說(shuō)的人。他在《狹義相對(duì)論》中說(shuō)，在宇宙中的任何地方，真空中光的速度都等于每秒30萬(wàn)千米，而且任何有質(zhì)量的物質(zhì)都無(wú)法超越這個(gè)速度。
根據(jù)相對(duì)論，光速旅行者看起來(lái)會(huì)更年輕
比如，在大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)中，粒子就可以被加速到光速的99.99%。不過(guò)因?yàn)樗鼈冞€是具有質(zhì)量，因此它們實(shí)際上永遠(yuǎn)無(wú)法達(dá)到真正的光速。
大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)中，粒子可以被加速到光速的99.99
不但有質(zhì)量的東西無(wú)法超越光速，連信息本身也無(wú)法超越光速。比如你給另一個(gè)國(guó)家的人發(fā)的電子郵件并不是“立刻”傳到對(duì)方電腦中的，因?yàn)檠b載著電子郵件的信號(hào)在你們倆之間的傳遞速度也不會(huì)超過(guò)光速。所以在愛(ài)因斯坦的世界觀里，biu 一下把思想傳給別人的心電感應(yīng)什么的根本就是騙人的啊!
那么，是不是世間萬(wàn)物都無(wú)法超越光速呢?今天我們就來(lái)介紹一些能夠超越光速的“東西”。
第一個(gè)能夠超越光速的東西，叫做影子。
如果你用手電照自己的手，那么你的手就會(huì)在后面的墻上投下巨大的影子。如果你動(dòng)一動(dòng)手指，手指的影子也會(huì)同時(shí)移動(dòng)，但是它在墻上移動(dòng)的距離，可比你手移動(dòng)的距離要長(zhǎng)啊。
在同樣的時(shí)間內(nèi)，手的影子移動(dòng)的距離是手指移動(dòng)距離的好多倍。我們知道速度等于距離除以時(shí)間，因此，手的影子移動(dòng)的速度是手的好幾倍。
那么到底是多少倍呢?用簡(jiǎn)單的光學(xué)知識(shí)我們就會(huì)知道，影子的運(yùn)動(dòng)速度是你手指運(yùn)動(dòng)速度的D/d倍，在這里D 是影子到光源的距離，而d是你的手到光源的距離。
影子的大小是本體的 D/d倍，影子的運(yùn)動(dòng)速度也是本體的D/d倍
如果你把手靠近手電，那么影子就會(huì)變得更大，它的移動(dòng)速度也會(huì)更快。如果在遙遠(yuǎn)的宇宙中支起一個(gè)巨大的幕布，那么我們就可以創(chuàng)造出一個(gè)天文數(shù)字級(jí)別的影子怪獸，而它運(yùn)動(dòng)的速度…就可以超越光速了。
也就是說(shuō)，雖然影子本體的速度無(wú)法超越光速，但是經(jīng)過(guò)這樣的放大，影子的速度倒能夠超越光速了。這是世紀(jì)大發(fā)現(xiàn)嗎?愛(ài)因斯坦難道錯(cuò)了嗎?他難道要從棺材里跳出來(lái)了嗎?別慌，這并不意味著愛(ài)因斯坦的理論出了問(wèn)題，靠相對(duì)論吃飯的老師們也不會(huì)丟了飯碗，我們的宇宙還是會(huì)照常運(yùn)轉(zhuǎn)。這一切都是因?yàn)椤白硬⒉皇且环N物質(zhì)，它不但沒(méi)有質(zhì)量，也不包含任何信息。
在世界上，除了光沒(méi)有質(zhì)量以外，影子(或者說(shuō)陰影)也是沒(méi)有質(zhì)量的“東西”。愛(ài)因斯坦說(shuō)了，有質(zhì)量的物質(zhì)和信息傳播的速度無(wú)法超越光速，但并沒(méi)說(shuō)無(wú)質(zhì)量的東西不能超越光速啊!
影子在“超光速”的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，并沒(méi)有使任何物質(zhì)移動(dòng)，也沒(méi)有傳播任何信息，所以它并沒(méi)有打破相對(duì)論。和影子類(lèi)似，沒(méi)有質(zhì)量的光斑的“移動(dòng)”速度也可以超過(guò)光速。比如，如果你用激光筆劃過(guò)天空，天空中的那個(gè)光斑的移動(dòng)速度看起來(lái)就比你的動(dòng)作更快。這和影子的道理是類(lèi)似的。
雖然影子和光斑的“運(yùn)動(dòng)”速度看起來(lái)超越了光速，但是實(shí)際上它們的動(dòng)作有延時(shí)，而這段延時(shí)就是光從光源一直運(yùn)動(dòng)到影子或是光斑處所花的時(shí)間。在這個(gè)過(guò)程中，光的運(yùn)動(dòng)速度并沒(méi)有超過(guò)真空中的光速，所以沒(méi)有任何物質(zhì)或信息的傳播速度超過(guò)了光速。相對(duì)論還是屹立不倒啊!
講到這里，你一定會(huì)腦洞大開(kāi)。世界上除了影子，還有其他東西既沒(méi)有質(zhì)量，也不包含信息呢?
真空之外， 是什么呢?
還真有呢。真空就是這樣的一種“東西”。
真空中沒(méi)有任何物質(zhì)或信息，所以也沒(méi)有質(zhì)量。因?yàn)檎婵諞](méi)有質(zhì)量也不含信息，所以它的速度也可以超過(guò)光速。
物理學(xué)家們認(rèn)為，在宇宙誕生之初，也就是大爆炸發(fā)生之后的一萬(wàn)億又一萬(wàn)億分之一秒內(nèi)，宇宙的大小不斷翻番，因此那時(shí)宇宙真空邊界的膨脹速度是遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)光速的。
宇宙的膨脹類(lèi)似于氣球的膨脹，空間不斷脹大，所以其他天體看起來(lái)離我們遠(yuǎn)去
不過(guò)說(shuō)到底，光速最大的理論是愛(ài)因斯坦提出的。愛(ài)因斯坦最煩的人——量子力學(xué)物理學(xué)家們，無(wú)意中在這個(gè)問(wèn)題上給愛(ài)老師挖了個(gè)坑...
在他們提出的量子力學(xué)中，最讓愛(ài)因斯坦抓狂的就是一個(gè)叫做量子糾纏的現(xiàn)象。
量子糾纏指的是，一對(duì)粒子的量子狀態(tài)總是息息相關(guān)的。不管它倆相隔多遠(yuǎn)，一個(gè)總是能夠立刻知道另一個(gè)是什么狀態(tài)，就好像它們有心電感應(yīng)一樣。
量子糾纏，就是粒子間的“心電感應(yīng)” 換句話說(shuō)，一個(gè)粒子的狀態(tài)信息可以“咻”地一下傳到另一個(gè)粒子那里，這個(gè)狀態(tài)的傳播是瞬間完成的，速度比光速不知道快到哪里去了。
量子力學(xué)這幫人，擺明了就是在搞相對(duì)論的事啊。量子力學(xué)就因?yàn)檫@個(gè) BUG 成功引起了愛(ài)因斯坦的注意，所以愛(ài)因斯坦一輩子都在和量子力學(xué)的人用嘴巴干仗。 如果有什么讓愛(ài)因斯坦死不瞑目，恐怕就是量子力學(xué)了吧。 當(dāng)然，后來(lái)物理學(xué)家們終于把這個(gè)問(wèn)題強(qiáng)行解釋通了——因?yàn)槟銢](méi)有辦法控制粒子的狀態(tài)，所以這壓根不能算通訊(傳遞信號(hào))好嗎? 打個(gè)比方，假設(shè)你和你朋友一人一個(gè)手機(jī)，但這兩個(gè)手機(jī)只能隨機(jī)給你倆發(fā)點(diǎn)相同的垃圾信息，卻不能用來(lái)打電話或發(fā)短信。那它還怎么溝通你倆的友誼?它還算哪門(mén)子通訊?它們根本不能傳遞信號(hào)啊! 相對(duì)論就這樣和量子力學(xué)握手言和了。 光是量子糾纏已經(jīng)讓愛(ài)因斯坦和學(xué)生黨們薅掉了不少頭發(fā)，但物理學(xué)家們顯然覺(jué)得這還不夠刺激。他們后來(lái)又創(chuàng)造出了一個(gè)更加無(wú)敵的超光速存在——蟲(chóng)洞。
蟲(chóng)洞是一種存在于物理理論中的東西，是科幻小說(shuō)的最?lèi)?ài)。蟲(chóng)洞可以讓人瞬間穿越到宇宙的另外一個(gè)地方，不管那地方有多遠(yuǎn)。如果蟲(chóng)洞真的存在，那么穿越蟲(chóng)洞的物質(zhì)的速度就可以超越光速了。為了設(shè)計(jì)制造蟲(chóng)洞，物理學(xué)家們還創(chuàng)造出了一種質(zhì)量為負(fù)的奇異物質(zhì)，這種奇異物質(zhì)超出了許多地球人的智商范圍。 想象中能夠使物體時(shí)空穿越的蟲(chóng)洞 別說(shuō)你聽(tīng)著覺(jué)得頭疼，物理學(xué)家們也為這個(gè)問(wèn)題熬瘦了腦細(xì)胞，但到現(xiàn)在也沒(méi)整出個(gè)結(jié)論來(lái)。 其實(shí)能夠超越光速的“東西”其實(shí)還有很多(如卡西米爾效應(yīng)、相速度、群速度、超光速剪刀，以及許多視超光速現(xiàn)象等)，但是它們都沒(méi)有違反相對(duì)論中關(guān)于信息傳播速度不超過(guò)光速的設(shè)定。
