毛錦潔

說實話，宇宙中可以超越光速。不過如果是我們人類科技的話，現在還未能到達這個領域。比如說李淼寫的《宇宙的生命》，他已經講解到了四維空間。而我們人類現在的科技正處於二維階段，說達到科技是不可能超過光速的。除非到三維四維，超越光速是有可能的。如果在宇宙中不包含我們人類的科技的話，要麼宇宙中一定具有某些等離子能量速度超過光速。所以宇宙中還有很多的秘密需要我們人類去探索。

永恆之水韓信

這裡是宇宙魔方放映室，我們知道目前已知宇宙的極限速度為299792458米/秒，這個速度是宇宙中任何形式的能量所能達到的絕對最高速度。引力波以這種速度運動，光在真空中以這種速度運動，理論上膠子也以這種速度運動。但是無論我們如何努力，永遠不會達到光速。原因很簡單，因為我們有質量。但我們必須理解的是，對於一個有質量的物體，我們可以對它進行無限加速，物理公式並沒有說不讓我們達到光速，只要我們擁有無限的能量，我們人類目前確實無法創造出這麼巨大的能量。但是我們為什麼沒有發現超光速質量粒子呢？即使擁有巨大的能量，為什麼質量粒子的速度還被限制299792458米/秒之下？我們宇宙的極限速度為何是299792458米/秒？

這並不意味著我們人類會滿足於90%的C，或者99%，甚至99.9999%，我們一直再為額外增加速度，額外增加能量，額外增加推力而奮鬥，為越來越接近無法達到的極限C而努力。在歐洲核子研究中心(CERN)我們已經將粒子加速到非常接近C，我們還發現了希格斯玻色子。

通過將兩個質子相互撞擊，（一個質子以299792447米/秒的速度朝一個方向運動(僅比光速低了11米/秒)，另一個質子以同樣的速度朝相反的方向運動）我們就能產生強大的高能粒子，其能量上限只受愛因斯坦的E=mc^2限制，基本上可以完全釋放粒子質量所攜帶的能量。在後來的大型強子對撞機中，這個速度增加到299792455米/秒，這些質子將是迄今為止地球上速度最快的質子。

但它們並不是我們創造的速度最快的粒子。

因為質子是一個相對較重的粒子，比圍繞它旋轉的電子重了1836倍!要使電子達到同樣的速度只需要加速質子能量的1 / 1836(或0.054%)。這意味著大型正負電子對撞機LEP(大型強子對撞機LHC的前身)能夠將電子加速到極高的速度。

那麼速度是多少299792457.9964米/

秒，或者說是驚人的99.99999988%C

僅僅比真空中的光慢3.6毫米/秒!

但這些數字只是在我們地球上創造的，我們用超導電磁加速器加速粒子，我們的能量來源於微不足道的化學能源。與來自宇宙的能量相比，猶如滄海之一粟。

在宇宙中充滿了坍縮的恆星、超新星和超大質量黑洞，包括上圖中活躍星系中心的黑洞，那裡的磁場是我們在地球上創造的磁場強度的數十億倍。宇宙射線主要由高能量質子組成，從各個方向穿過宇宙空間，我們對撞機中加速的粒子所攜帶的能量與之相比根本不在一個數量級上。宇宙的高能粒子產生時，最高的能量不再是用Gev(10^9 ev)， Tev(10^12 ev)甚至是Pev( 10^15 ev)來衡量。這些宇宙射線中的能量可以一路飆升到10^19 ev以上!

如此強大的能量，是否可以將粒子加速至超越光速呢？

理論上是可以的，但是宇宙似乎對物質攜帶的能量有限制。因為當能量在5×10^19 eV以上時，宇宙不會讓粒子保持在這個能量之上!

無論最初創造的粒子攜帶的能量有多高，這些粒子傳播時都必須穿過大爆炸留下的微波輻射。

微波輻射平均溫度約為2.725開爾文，比絕對零度高不到3度。如果我們要計算每個光子的均方根能量，大約是0.00023電子伏，一個很小很小的數字。

正是這些微弱的微波輻射創造了宇宙的速度極限

高能帶電粒子穿過微波輻射時有機率與光子發生相互作用，那麼就出現這種可能性:如果能量允許，根據E=mc^2，高能帶電粒子與光子作用會產生一個新的粒子!

粒子不能免費獲得能量；它必須來自創造它的系統！高能粒子在能量值10^17ev開始，就會在碰撞中產生正負電子對，但這是一個能量損失非常低效的過程，粒子可以在該能量之上傳播數億光年。

但是更高能量的粒子碰撞還會產生最輕的強相互作用粒子中性π介子，每一個π介子會損耗135Mev的能量。

有一個能量閾值稱為GZK極限值，高於5×10^19 eV的高能粒子與微波發射發生作用就會發射中性π介子，直到低於這個能量閾值！(如果高能粒子有更高的能量，就會產生其他粒子，能量損失的更快！)

最近幾年一些科學家認為在地球上觀測到的宇宙射線中的粒子能量超過了這個閾值，這意味著觀測到的高能粒子很可能是在我們星系中產生的，傳播距離短，能量還沒來得及損耗到極限值以下，要麼就是我們對相對論的理解有問題(幾乎不可能)。還有另外一個被大多數科學家接受的可能性，那就是我們測量這些前所未有的高能量粒子存在一些問題。

目前觀測宇宙高能粒子的兩個最先進的天文臺/實驗，皮埃爾·奧格天文臺和高分辨率複眼實驗，並沒有發現超過5×10^19 eV的宇宙射線。當一個質子以GZK極限運動時，你知道這個極限能量對質子的速度意味著什麼嗎?

299792457.99999999999999999999918米/每秒。

從數字上看基本已經達到了光速，或者我們換個角度看看，如果一個擁有GZK極限能量的質子和一個光子比賽，飛往離我們最近的恆星比鄰星(上圖中間紅色的恆星)，不可否認光子會先到達，但是質子僅落後22微米，700飛秒後到達。

如果質子和一個光子一路飛向距我們254萬光年的仙女座星系，然後再飛回來，這個旅程將需要將近500萬年，質子可能會遲到大約13秒。目前已知的所有粒子的極限速度都不能超越光速，就目前的知識而言，超越光速是不可能的。

誤區1：將一柄打開的手電筒向前扔出，其“光速”超越光速。

一個物體運動的越快，那麼對於這個物體而言所經過的時間反而越慢，其瞬時速度v=s/t也會隨之改變，或者根據相對論速度變換公式，也可以得出相應結論。

誤區2：兩個光子反方向運動，從參考系角度而言，速度超越光速。

對於光子而言，不存在時間這一概念。簡言之，在光子A“眼中”，光子B是靜止的。

誤區3：量子糾纏可以超越光速一萬倍以上，因此光速不是宇宙極限速度。

量子糾纏不能套用光速理論來解釋，因為這種速度只是感應速度，而並不需要把實在物體加速到光速以上，所以量子糾纏也不能傳遞信息，因為糾纏粒子之間感應並不是通過傳播子來完成的，而電磁波之所以可以傳遞信息，就是因為電磁波本身就包含著光子這種實物傳播子。

萬能的上帝是否能創造出一塊自己舉不起來的石頭？人腦是如何思考的？人的極限在何處？光速是否可以被超越？宇宙的邊界在哪裡？這些目前難以解答的問題，或許會在不久的未來被我們、我們的後人亦或是超人工智能解決。

宇宙魔方放映室

宇宙中是否可以超越光速？

光速特別是超光速現象大家都特別關心，比如2011年歐洲粒子中心的中微子超光速現象公開以後，引起了極大的關注，因為奧佩拉團隊取得的結果比光速快0.0025%，但最後被證明是個超級烏龍！愛因斯坦的狹義相對論早就告訴我們，宇宙中不可能存在超過光速現象！

但其實大家都誤解了，光速不可超越只是信息傳遞不可超過光速，而與之無關的現象超過光速則並沒有什麼問題，那麼為什麼不能超過光速，又有哪些超過光速的現象，不妨來盤點下！

為什麼不能超過光速？

很多人一提到超光速就拿愛因斯坦的狹義相對論說事，但事實上狹義相對論的關鍵要素之一，洛侖茲變換來自於大神洛侖茲的傑作，他在1895年時提出了在運動方向上長度收縮的概念，來解釋1887年邁克爾遜-莫雷在以太漂移中的零結果！當然洛侖茲的解釋是令人信服的，但很可惜他仍然在死守以太的概念，儘管當時已經對於光速呼之欲出，但洛侖茲失之交臂！

洛侖茲在1899年和1904年對洛侖茲變換做了補充和修正，並且在1904年以論文《以任意小於光速的系統中的電磁現象》中的洛侖茲變換已經非常接近於現代的洛侖茲變換概念！1905年6月份，愛因斯坦拋棄了以太的概念，假設光速不變和狹義相對性原理，推出了狹義相對論！

當然其中的長度變換仍然是洛侖茲變換，而根據洛侖茲變換則可以推出在狹義相對論之後愛因斯坦發表的《物體的慣性同它所含的能量有關嗎？》，這狹義相對論整個體系中是環環相扣的，它們的核心就是兩條基本假設，當然其中一項推論也很簡單，光速不能被超越，否則將會導致質量無窮大和長度變成負數......

宇宙中有哪些現象是超光速的？

儘管信息傳遞的速度不可超過光速，但宇宙中超光速現象還是非常普遍的，它們的因素各不相同，有的是不同介質中導致的，有的則是不傳遞信息的現象！

• 核電站中的切倫科夫輻射
  

1934年前蘇聯物理學家帕維爾·阿列克謝耶維奇·契倫科夫發現的一種輻射，其特徵是介質中運動速度超過光的一種電磁輻射，所謂的光速不可超越指的是真空中的光速，而介質中的速度（水中為0.75c）則小於真空光速，而核反應堆中的粒子在水中的速度可以超過光速，此時切倫科夫輻射就產生了！

但這僅僅是在不同介質中，看起來就像是田忌賽馬，我在真空中幹不過你就在水中幹掉你，而光在水中不是因為速度降低了，而不是不斷激發再發射再激發.....這光的速度明顯就降低了！

• 德布羅意物質波
  

這就不得不提一下德布羅意獲得諾貝爾獎的畢業論文了，這可能是物理史上絕無僅有的！他的理論是這樣的，根據愛因斯坦的方程，如果電子具有質量，那麼它內稟的能量就是質能方程預示的：

E=MC^2

當然這裡我們還得套入普朗克著名的輻射量子能量計算公式：

E=HV，那麼可以推導出：

MC^2=E=HV，所以V=MC^2/H

所以電子就存在一個頻率，也就說電子是個波，電子居然是個波....其實所有的微觀粒子行為都是波粒二象性，這點大家可以去翻翻量子力學，那麼當電子以V0速度前進時，它將伴隨一個相波：

V=C^2/V0

這個速度比光速快上很多倍，但不要著急，這個相波不傳遞任何信息，它並不違反相對論！這是德布羅意波，它的波長計算公式如下：

λ=(C^2/V0)/(MC^2/H)=H/MV0

紅點的速度為相速度，旅店的速度為群速度

所以它的速度比光速高很多倍，但卻不具任何傳遞信息的意義。

• 宇宙膨脹速度超過光速
  

目測這已經被大家科普N次了，宇宙膨脹速度其實並不高，根據2013年普朗克衛星測定的速度，大概只有67.15千米/秒·百萬秒差距，即宇宙在每隔326萬光年的距離上，膨脹速度才增加67.15千米/秒，如果將它計算到每千米上，簡直就是一個可以忽略不計的速度！

但事情就壞在宇宙實在太大了，假如按照當前速度膨脹的話，宇宙大約在145億光年外膨脹速度超過光速！而根據對宇宙的大小與形狀評估，現代天文認為宇宙是平坦且無限大的，所以這145億光年外膨脹速度超過光速就成了可能！

這個超光速仍然無法傳遞信息，是空間膨脹方向上的累積上的一個增量。

• 鬼魅般的量子糾纏
  

大家都認為量子糾纏能夠超越光速，其實這有不小的誤解。

其實關於量子糾纏最早是從愛因斯坦的EPR佯謬中引申出來的，這是愛因斯坦攻擊玻爾對於量子論的哥本哈根解釋不完備所提出的一個思想實驗！。1935年3月，愛因斯坦和波多爾斯基以及羅森三人共同在《物理評論》雜誌上發表了一篇論文，叫做《量子力學對物理實在的描述可能是完備的嗎？》提出了這個困擾了量子論將近半個世紀的難題！我們不妨來捋一捋這個好玩的實驗！

愛因斯坦和波多爾斯基與羅森

一個不穩定的大粒子衰變的兩個小粒子，然後在不觀測情況下將它們移動到宇宙的兩端，假設這種粒子有兩種分別為左右的自旋，那麼當其中一個粒子左旋時，另一個粒子必定會右旋，因為要保持總體守恆嘛！

那麼問題來了，此時已經在相隔遙遠的宇宙兩端，誰又能告訴這兩個粒子都必須相反自旋呢？所以愛因斯坦認為，當這兩個粒子在分離時狀態就已經是確定了的，否則就會違反相對論，出現不可描述的超距作用！

但玻爾認為兩個粒子在觀測尚未開展時，無論相距多遠都處在疊加態，當觀測時才會坍縮，因此距離對於這種鬼魅般的作用是不存在的！

簡單的說，玻爾認為在觀測以前無論相距多遠都是疊加態，當觀測時才會坍縮成為兩個不同的狀態，愛因斯坦沒有和玻爾一致的量子論認識層次，因此玻爾第一次有了一種秀才遇到兵的感覺，但玻爾只能嘲笑愛因斯坦和他認識不在同一個層次，因為EPR相繆的論證需要到45年後的80年代法國奧賽理論與應用光學研究所的阿斯派克特實驗才證明了玻爾的理論是正確的！

量子糾纏不屬於超光速，不過真正的超光速現象實在是司空見慣的，比如你拿支激光筆，打開後劃過月球，請問假如能看到光斑的話，這個光斑是否超過光速在移動？答案是肯定的，其實這就是相波的以一種表現形式，你無意中非常形象的展現了德布羅意的相波運動，你應該得“金酸梅獎”！

星辰大海路上的種花家

1905年，還是瑞士專利局小職員的愛因斯坦發表了《論動體的電動力學》，該論文在今天被稱為狹義相對論

用最簡單的話來說，狹義相對論就是一個以光速不變為基礎“重新認識宇宙”的理論，而“光速不變”則是在19世紀末就被實驗證明的現象，愛因斯坦從這一點出發，推導出了質能關係和質速關係，以及最重要的時間膨脹效應，這些新的宇宙規律在帶給人類衛星與原子彈的同時，也宣告了“超光速”的死亡。

然而嚴格意義上來說，狹義相對論的“光速不變且不可被超越”，只是針對宇宙空間內靜止質量不為零的物體，以及不傳遞信息的過程而言的，對於宇宙空間本身的膨脹和量子糾纏來說，相對論是限制不了它們的。

人類發現的兩個超光速現象分別是宇宙膨脹和量子糾纏，但這兩個現象都不傳遞信息

宇宙觀察記錄

由於我在回答問題“光速不變的本質是什麼？是光速靜止了時間還是壓縮了空間還是別的什麼？”時已經嚴格地證明了光速在各真空慣性系中保持不變，大小都是真空中的光速c。且證明了光子都有“分身術 ”，在各參照系中都產生僅相對於其中的觀測者或其它物質出現的一條速度和動能都相同的光線！否則，由於動能的相對性，一旦這些光子有了速度變化，立即湮滅，回到能量場中，再在每個參照系中重新生成另外的一條能量、質量、速度都相同的光線！可見，光子會隨著觀察者或其它物質的速度的變化而時隱時現！同時證明了當光線在介質中傳播受到一定阻礙時，各個光子在不斷地受阻礙、湮滅、重生，它是一個動態的過程，因而會出現速度較小且恆定的事實。

宇宙之光

同理，當光子在非慣性系中受到的等效引力或在慣性系中受到的引力方向與光速方向相同或相反時，或在這兩類參照系中，沿光速方向或反方向有分力時，各個光子也在不斷地受阻礙、湮滅、重生的同時，呈動態地加速或減速！

且我在該解答過程中也證明了當光線在非慣性系中傳播時，(等效)引力加速度與光速方向一致(或沿光速方向有分量)時，光速會持續增加！

由此可知，科學家們已發現的超光速現象不是假象！比如:宇宙膨脹速度就超過了光速，因為目前所能觀測到的宇宙半徑至少有465億光年，已遠遠超過了假設超光速物質不存在的前提下，光線自宇宙誕生之初到現在能走的最遠距離，約為138億光年。再如，量子糾纏的速度也超過了光速，愛因斯坦稱其為幽靈般的超距作用。

超光速飛行效果圖

由此可知，超光速現象古已有之。對於我們人類而言，至少基於狹義相對論的時間延緩效應，至少為了全人類的幸福，實現較大程度的延年益壽，以便讓每個人能在有生之年為家庭和社會做出更多的貢獻，在這方面的重要任務是通過成功研製高性能宇宙飛船，讓人們在一生中至少進行一次亞光速、光速、甚至超光速飛行！

相對論的創立者愛因斯坦

新常新科技

宇宙中隨各河系中心，做挪移大運動的星體能否超越光速，現代用科學方法測沒有障礙。看不見的各種波 ，有沒超過光速，有待觀測。但總覺得，人的眼睛視速比光速快。

例如，太陽光線射到地球，所需時間為8分鐘。而我們則睜眼就能看到那火紅的太陽，幾乎沒有需要多少秒。

奇石致遠

答：可以。據我所知，宇宙中目前能夠超越光速的有這些：1、人的思維（念頭）譬如夢境裡，我是想到哪就到哪的，在夢想中速度無；2、量子糾纏狀態，糾纏任一方相對於另一方的感應速度，是超越光速的甚至也是無限速率的；3、另外據說已知宇宙的鼓脹速度也是超越光速的。

認真龔竹

我是這麼看的，我認為物質傳遞動能的反應存在著一個極限值，這個值應當是達到光速時所表現的反應值。在飛船未達到光速之前，飛船在向光速靠近的過程中，會隨著速度的提升飛船的整體質量將以平方式的增加。而當飛船速度達到光速時，飛船會瞬間失去阻力。這時，就不是“超光速”了，而是進入了”隨意達”的世界。

夢幻129575311

在宇宙中，超光速現象是普遍現象

遼寧郭英森

空間的膨脹速度不是早已經大大地超過了嗎。一百多億年時間裡，現在的半徑達到四百多億光年也。

關鍵字: 光速 科學 超越