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1 # dadazhu1
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2 # 刁博
1905年愛因斯坦給出狹義相對論後,人類認識到物質的運動速度不能超過光速,能量的傳播速度不能超過光速,資訊的傳遞速度也不能超過光速。除此之外,相對論並沒有限制其他速度超光速。在學術文獻庫中檢索“超光速”可以搜到很多專業的研究論文,那些超光速沒有一例違反相對論。
比較常見的超光速例子有很多。量子糾纏可以超光速,甚至是遠超光速的“鬼魅般的超距作用”,對糾纏的兩個粒子中的一個進行測量,另外一個粒子會同時變為相應的狀態,不論它們之間的距離是多少。宇宙空間的碰撞速度也是超光速的,宇宙可觀測直徑超過900億光年,而宇宙的年齡大約才138億年。
在文獻中、論文檢索中經常能夠看到相速超光速。相速和群速是波的兩個速度,相速代表相位的速度。比如麥田裡的麥浪在風的作用下不斷起伏,看起來像是麥子運動到了遠方,實際上麥子仍然紮根在田地裡。這裡麥浪向前的速度就相當於是相速度,它不是代表能量或物質向前傳遞的速度。
在正常色散的情況下,資訊向前傳遞的速度是群速度,在這裡這個速度不能超過光速。只有在反常色散的情況下,群速度才有可能超過光速,因為那時候群速度已經沒有了物理意義,不代表資訊的傳遞速度,超過了光速也不會對相對論有任何影響。
如果你覺得相速度、群速度不怎麼好理解,那我可以告訴你一個簡單的超光速例子。拿一隻鐳射筆照向月球,這樣月球上會形成一個光斑。這時你迅速轉動你的手腕,讓鐳射投射到你腳下的地板上,此時光斑到達了地板上。從月球到你的腳下距離大約是38萬千米,如果你轉動手臂所用的時間不超過1秒,光斑從月球到達你腳下的速度就超過了光速。當然這個超光速也不能傳遞資訊,也並沒有違背相對論。
愛因斯坦曾經用理論方法推導得出結論說物體運動接近光速時質量會增大,許多實驗也證明有此效應,相對論中認為質量是能量的表現形式,二者沒有本質區別,但近代物理實驗中有人確實發現運動速度超過光速的粒子,並稱其為"快子",但多數科學家認為快子並沒有顛覆相對論的基本假設,並提出對於一般物體而言,光速是速度的上限,而對於所謂快子而言,光速是其下限,並推導過類似落倫茲變換公式,不過這個現象好象目前還在研究中