春城花月夜
是不是我們的眼睛可以超光速呢？我們看到的天體是不是假像呢？
當我們在晴朗的夜裡觀看美麗的夜空時，距離地球遠近不同的星體，共同在蒼穹之上投影出了無比璀璨的畫卷。在這個時候，我們估計都會有個疑問，那些距離地球幾萬幾十萬光年的星體，我們一下子就能夠看到，是不是說明我們的視線速度超過了光速了呢？
什麼是視線
我們通常把看到一個物體，稱之為這個物體進入了我們的視線範圍。從幾何學上，我們把眼睛與物體之間的連接直線稱為視線，衡量視線範圍的指標有兩個：
一是視線長度。就是眼睛與目標物體的距離，當這個距離處在我們能夠看清的範圍之內，那就表明這個物體能夠被我們所看到。決定這個距離數值大小的因素，主要包括周圍環境的明亮程度、物體發光或者反射光線的能力、空氣雜質的含量多少以及我們眼部視功能的健康程序。
二是視角大小。從眼睛本身的生理功能以及兩眼的協調性來看，人眼存在著一個最大視角和最小視角。其中，最大視角是兩眼所能覆蓋視線平角的最大值，上下方向一側約為50度，左右方向一側約為55度，所以人眼的最大視角從上下來看是100度、左右來看是110度。最小視角是人眼所能分辨兩點間的最小距離，這個值與視覺細胞直徑有關係，只有超過這個距離才能在視網膜上成像，其值為1分。
視線與光線的聯繫
我們再來看一下，物體在人眼中成像的原理。當目標物體發生或者反射光源發出的光線之後，通過光的傳輸進入我們的眼睛，經過角膜、晶狀體、玻璃體，會發生相應的穿透、折射現象，最後落在眼睛後方的視網膜上，如果在視網膜上光線能夠聚焦，就會形成清晰的實像。
在眼睛的視網膜上，分佈著大量的感光細胞，光線匯聚在感光細胞上面之後，就會激發這些細胞產生相應的光刺激，從而形成特定的神經衝動信號，經神經系統傳輸到大腦皮層中，由大腦皮層上面的視覺中樞神經對這些神經衝動信號進行處理，既而將處理後的信號再以知覺的形式體現出來，我們就能夠判斷出目標物體的亮度大小，以及根據亮度的差異確定物體的形狀、體積、顏色等特點。
從以上人體視物的過程可以看出，我們之所以能夠看清物體，是光線傳輸到我們眼睛之後，通過人體的一系列生理化學反應，轉化為我們可以接受和感知的信息這個過程實現的。人眼的結構是生理基礎，沒有處理光線信息的生理結構或者生理功能不健全，我們也看不到或者看不清物體；而光線的刺激是外在必要條件，沒有光線的傳輸，也就不會引起光刺激信息，這就是我們為何在黑暗的環境中看不到東西的原因。從這個意義上來說，視線是以人眼的角度出發的，強調的是人眼看東西的範圍和能力；光線是從光傳播的角度出發的，是人眼形成視線的必要條件。
另外，能夠引起人眼形成光刺激的光線，只是所有光線頻段中的極小一部分，即可見光，其頻率範圍為380納米到760納米之間，而處在這個範圍之外的伽馬射線、X射線、紫外線、紅外線和無線電波，我們用眼睛就捕捉不到了。
眼睛看東西能超過光速嗎
通過以上的分析，我們就非常清晰地得出一個結論，那就是人眼看東西是一種被動的接收光線引發的生理反應，也就是說光線的傳輸才是主導因素，光線從光源中發出，只有進入眼睛之後，我們才能看得到光源的存在，因此從根本上來說，人眼看東西並沒有速度，更不要說超光速了。
而我們之所以一下子能夠看到幾十萬光年的星體，是因為這些星體發射出來的光線，是持續在空間中傳輸的，只不過與地球的距離非常遙遠，連光線都需要傳遞幾十萬年而已。
按照狹義相對論的一條基本原理，宇宙空間中任何物體的運動速度都不會超過光速，即無論在什麼慣性參照系中，光線在真空中在各個方向上的傳播速度，都不會因光源的移動或者觀察者的運動狀態而發生任何改變，都保持30萬公里每秒的恆定值。具體的推導過程可以運用洛侖茲變換進行推導，得出在一個運動參照系下，對另外一個參照系中運動物體的速度，其轉換公式為：V＝（u+v）/（1+（u*v/c^2）），因此，即使是兩條相向運動的光束，在其中一條光束上觀看另一條光束的運動速度，其相對速度V仍然等於光速，也不會超過光速。
眼睛看到的天體是假象嗎
雖然光線的運動速度極快，但傳輸一定的距離仍然需要時間。我們在地球上生活，看到的物體狀態，與其實際上的存在狀態並不會發現有差異，原因就在於這些物體距離我們非常近，光線從物體表面傳輸到人眼中所需要的時間幾乎可以忽略不計。
但是對於比較遙遠的星體，情況就會發生變化，比如太陽距離我們平均為149597870公里，也就是一個天文單位，光線從太陽照射到地球需要8分多鐘，因此我們看到的太陽永遠是8分鐘之前的太陽。織女星距離我們25光年，光線從那裡進入我們的眼睛，需要經過25年，因此我們看到的是它25年前的樣子，同樣，我們用肉眼能夠看到的最近河外星系－仙女座星系，距離我們250多萬光年，我們看到的也只是它250多萬年前的樣子，而這250萬年間它所發生的一切，我們都無從得知。
從以上的分析可以看出，我們眼睛看到東西，是和速度沒有關係的，因為這是我們被動的一項技能，這必須依賴於光線的傳輸。由於光線的傳輸需要時間，越距離我們遙遠的星體，其光線到達地球所經歷的時間就越長，我們看到的它們，越是和現實的差距就越大。因此，從某種意義上來說，我們看到的世界都是過去的世界，都是宇宙的歷史，但這並不說明是假象，只能是客觀事實在時間上的投影而已。
優美生態環境保衛者
感謝悟空小秘書的信任和邀請。好有意思的問題，是不是我們的眼睛可以超光速呢？類似的還有是不是我們的意識可以超光速呢？下面我們來解釋一下這個問題。
一、眼睛能超光速嗎？
這個問題的提出就有很大的問題，眼睛看到物體的時候沒有發生任何移動，根本談不到能不能超光速的問題，大概提問者的意思是“眼睛的反應速度是不是能超光速”。能嗎？答案是不能。
最簡單的例子，一般的視頻畫面都是每秒25幀或者30幀，我們的眼睛基本上分辨不出這兩種幀頻率的視頻有什麼區別，眼睛的反應速度其實是很慢的，就更不要提什麼超光速的問題了。
眼睛反應速度慢，不能超光速主要有三個原因。一是視網膜上的感光細胞要在光的作用下產生電脈衝；二是這個電脈衝要沿著神經纖維傳遞到大腦；三是大腦要對視網膜傳遞過來的電信號進行分析形成視覺。
在這幾個環節中，電脈衝的形式主要是細胞膜上的鈉、鉀離子的移動。理論研究和科學實驗都表明：有質量的物體的移動不能超過光速，就更不要說是鈉、鉀離子這樣質量比較大的離子了，它們的移動速度較慢。
正是由於神經衝動、神經傳導以及大腦形成視覺的物理學機制導致了從眼睛看到光到最後感知到物體的視覺是比較慢的。打靶的時候，你的眼睛幾乎無法捕捉到剛出膛的子彈。
二、我們看到的天體是不是假象呢？
可以明確地說，我們看到的宇宙天體都不是假象，但是是歷史。其實我們看到的一切都是歷史，而不是現在，只不過，究竟我們看到的是多久之前的歷史，取決於物體與我們之間的距離。這是因為，光以有限的速度傳播。
科學家們從17世紀開始就發現了光以有限速度傳播這一事實，隨著技術的進步，多種測量光速的方法逐漸被髮明，直到18世紀末期，終於得到了真空光速大約為30萬千米每秒這個數值。而隨著電磁學的發展，尤其是麥克斯韋的貢獻，理論上也預言了這個數值。
19世紀初，愛因斯坦以越多的光速測量證據為基礎，將真空光速不變上升為一條基本原理，並結合引力質量與慣性質量等效提出了廣義相對論。目前廣義相對論宇宙學取得了巨大的成功，這也從側面上證明了廣義相對論的正確性。
由於光以有限速度傳播，所以越遙遠的天體所發出的光，要到達我們的眼睛就需要消耗更多的時間。月球距離我們的平均距離為38萬千米，所以我們看到的月球其實是1秒多鍾之前的月球；太陽距離我們的平均距離為1.5億千米，所以我們看到的太陽是大約8分鐘之前的太陽；更遙遠天體發出的光就需要更長的時間才能被我們看到。
正因為如此，所以我們看到的是真實的，但我們看到的是歷史。
結語
目前大部分日常生活中的常見問題，科學都已經有了明確的答案，尤其是這類我們的眼睛是不是能超光速之類的問題，不論是眼睛的感光原理、神經信號傳遞、視覺形成都已經可以跟蹤整個反應過程。至於我們看到的天體是不是假象，則只要理解了真空光速不變，也就非常容易理解了。
儘管問題很簡單，但是還是要對提出這個問題的小夥伴表示感謝。
郭哥聊科學
是不是我們的眼睛可以超光速哪？我們看到的是不是假象？
很多人都有這樣的誤解，為什麼距離我們十分遙遠的星系，我們瞬間就可以看到，難道我們的視線超光速了嗎？但實際上這忽略了一個最簡單的道理，我們肉眼看見一個物體，是因為這個物體自身發射的光或者反射的光，被我們的眼睛所接收到從而成像。而不是我們的眼睛發射出光線，射向看到的物體，我們又不是超人，無法發射鐳射眼。
正常情況是我們的眼睛在接收光線，因此不存在超光速的說法，雖然距離遙遠的星系我們瞬間就可以看到，但實際上那些光線可能在漫長的時間內一直都在飛行，只等待你去看它一眼。
我們看到的是假象嗎？
其實更準確的來說，我們看到的物體都是它過去的樣子。在地球上必然是無法體會到的，因為真空中光速30萬公里每秒，地球的周長4萬公里（坐地日行八萬裡），光一秒鐘沿著赤道繞七圈多，因此在地球上看物體不會有明顯的延遲性，但如果上升到宇宙空間中就不一樣了。
日地平均距離是1.5億公里，太陽光從其表面飛行到地球溫暖大地，大約需要8分鐘20秒，這也就意味著我們看到的太陽光它已經在宇宙中飛行了一段時間，那麼也就意味著我們看到的太陽是半分鐘之前的太陽。
這個時候如果太陽因為某種外力瞬間的消失，那我們並不會馬上知道這個結果，而是在八分半鐘之後地球上才進入黑暗世界，同時也是在8分半鐘之後地球脫離原來的軌道，向著太陽系外飛行。其實力也是有速度的，從廣義相對論角度來講，太陽如果突然消失，那麼造成的時空彎曲會按照光速逐漸的消失。
宇宙中存在超光速的現象嗎？
自從愛因斯坦提出“光速不變”“真空中光速最快”，很多人包括很多科學家都期望著從這一點來推翻愛因斯坦的相對論，但相對論已經提出100多年了，引力波被發現了、黑洞也被發現了，時間膨脹效應也被證實了，但目前唯獨沒有人用超光速來推翻相對論。但是超光速真的不存在嗎？
在這裡簡單說明一下，宇宙中是存在超光速現象的，並且目前已知有三個超光速：
- 宇宙膨脹超光速
按照目前的主流科學觀點認為宇宙的演化是開始於138.2億年前，一個體積無限小、密度無限大、引力無限大、時空曲率無限大並且是無限緻密的點，發生爆炸膨脹後，形成了今天我們看到的宇宙。目前所知的時間、空間、物質、物理定律等等都是起源於這個點。宇宙大爆炸論的兩個證據就是星系的紅移現象和宇宙背景微波輻射。
但是目前的可觀測宇宙直徑達到了930億光年，科學家預估不可觀測宇宙直徑至少要在23萬億光年，這明顯的可以看出宇宙膨脹超光速了。
- 量子糾纏超光速
這就是量子力學範疇的概念了，是愛因斯坦在和波爾PK的時候提出來的，愛因斯坦假設了一個模型：有這樣一粒子本分開成為A粒子和B粒子，根據已有的理論，這兩個粒子必然是互補的一個左旋、一個右旋。A粒子和B粒子分開移動到宇宙的兩側，這個時候對其中的一個粒子進行觀測，按照哥本哈根派提出的不確定性原理，這個時候A粒子的屬性是無法確定的，只有在觀測的瞬間才確定為左旋或者右旋。
如果A確定為左旋，那麼B就必然是有右旋，那麼問題來了，B粒子是如何知道A粒子是左旋還是右旋的？最簡單的解釋就應該是，在分開的一瞬A粒子和B粒子的自旋屬性就確定了，那麼也就不存在哥本哈根派所說的“同時處於左旋和右旋，只有觀測的瞬間才能確定下來”。
波爾茶不思飯不想好久之後才給出了愛因斯坦回覆，那就是A粒子和B粒子是處於一種糾纏態，它們之間無法傳遞信息，但是卻可以順通有無，確定自旋屬性，其實還是可以把它們看成是一個粒子。當然了這並沒有說服愛因斯坦，但是目前已知量子糾纏是存在的，愛因斯坦也把它稱之為鬼魅般的超距作用。
- 第三個超光速的例子就是量子隧穿
可以簡單來理解一下它的概念，舉個例子來說明：一個人要想跨越一堵牆從A點到C點，這個時候必然是要經過牆頭B點的。如果這堵牆高度10米，我們不借用工具就無法從A點到C點。經典物理世界中不可以，但是在量子世界中可以，一個量子可以穿過位勢壘，即使這個粒子的總能量低於位勢壘。這就是量子力學中的量子隧穿行為，科學家認為這種現象也是超光速的。
但這三個超光速都和愛因斯坦相對論要求的不矛盾，愛因斯坦對於光速的最準確描述應該如下：有靜止質量的物體無法達到光速；信息的傳遞速度不能超光速。
總結
可以說宇宙中是存在超光速現象的，但是眼睛看東西並不屬於超光速現象，因為是我們的眼睛在被動的接收光線，同時看到的東西也都是它過去的樣子。如果放在宇宙中來說的話，距離我們幾十億光年的星系，雖然現在我們可以看到它，但實際上很可能是已經不存在了，看到的是它過去的樣子。
