超过光速会怎么样 探讨超光速是多少旅行的可能性和影响?

爱因斯坦认为光速是宇宙第一速度,且光速不可超越,任何物体如果达到光速体积和质量都必须为零!但我认为爱因斯坦的理论有误!原因在于光子发射出去是一瞬间加速达到光速的,而不是经过一个漫长的时间逐渐加速达到的!对于物质一瞬间加速达到的速度,当然是质量越小越容易加速到高速度!而光子的质量几乎为零的,所以任何粒子的瞬间加速都没有光子的速度高,更不要说大型的物体了!这样说吧:把一个人用大炮发射出去瞬间加速到炮弹的速度,是不是人瞬间就被超压给弄死了!而坐在战斗机里缓慢加速是不是只要飞机不解体只要发动机动力足(在人体和飞机结构体都能承受的加速度范围)持续加速,获得两三倍的超音速都没有问题!是不是这样?如果没有空气的阻力,你认为飞机的体积会随着速度的增加而缩小么?显然不会!但“嘭”一下弹射出去的话那一瞬间倒是体积会因为巨大的加速度而受影响!所以爱因斯坦关于光速不可超越的理论应修正为:①任何比光子质量大的物质,以传统【反作用力原理】加速,无论【瞬间加速】或【恒定持续加速】都永远不可能达到甚至超越光速!②达到或超过某一速度(比如光速)可以是瞬间加速达到也可以是恒定加速度持续加速达到。③物体的质量会影响其加速的过程,但其速度并不会影响其质量;质量越大的物体其以一定能量加速达到某一速度所需的加速时间也越长,且加速度越大物体克服惯性(静质量)获得加速移动所需的能量也越大。④(真空中)物体的体积不会受其【速度】影响(因为速度是相对的),但会受其【加速度】影响,加速度越大(被加速物体自身惯性)对被加速物体的压缩也越大!所以比光子质量大的粒子或物体瞬间加速达到光速和超越光速是不可能的,但长时间维持一个恒定加速度,最终达到甚至超越光速是显然没有问题的!⑤注意:在太空中只有【改变速度的过程】(加速或减速)是需要消耗能量的,而以恒定速度移动哪怕是光速也不再需要持续的能量推动。⑥实现光速或超光速飞行的关键是突破传统固有思维,实现【非反作用力的以电力为能源的无工质推力引擎】!科幻电影中想象的超光速宇宙飞船科学家们测得光在宇宙真空中的速度是3×10米/秒,即每秒30万公里,虽然在地球尺度我们已经感觉光速已经是仿佛瞬间一般高速了,但在宇宙尺度动辄几百光年甚至几万/几十万光年的浩渺距离,即便光速也满足达到星际旅行的梦想。人类要想实现星际旅行星际探索,实现超光速飞行是关键。我将以最通俗的语言和大家探讨光速问题和星际旅行的问题。造成当前光速不可超越认知的原因根据爱因斯坦的理论,光速是宇宙中的最高速度,任何物质都不可能超过光速,而物质若要达到光速,其体积将会压缩到无限小(甚至物质本身都转化为能量)!但我认为爱因斯坦的理论需要修正,任何物质都不可能超过光速的理论少了一个关键条件,即:以牛顿第三运动定律为加速方式的物体,其永远不可能达到和超过光速!这是因为目前人类所有的动力系统,无论地上跑的,水里游的,还是天上飞的,无一例外全都是以牛顿第三运动定律方式加速的,即运动物体通过施加反作用力给相对静止物体,实现相对位置的移加速和移动,即便是航天火箭发动机也是通过向后方高速喷射出燃料实现飞行,火箭的飞行加速靠的是燃料的喷射,喷射的燃料(物质)速度越高+每秒喷射的燃料(物质)越多,火箭获得的速度增加量也越多,但很明显,火箭燃料不仅携带量有限,而且火箭的燃料喷射本身就远远没有光速那么快,因此即便假设火箭燃料是无限的,可以一直喷射加速下去,其能加速达到的最高速度也就只能达到火箭尾焰的喷射速度!火箭加速到其尾焰喷射的速度之后,就算火箭还继续一直喷射着也不可能获得一丝一毫的速度提升了,因为此时火箭靠抛离物质已经无法获得反作用力,火箭此时喷射燃料尾焰就像是在蛋糕上挤奶油(仿佛尾焰是火箭前进的同时从尾部拖拽出来的, 而不是喷射出来的),就算喷射的速度能提高到光速,可发动机背负的燃料是有限的,发动机也不可能一直喷射一直加速下去,喷射的速度越快燃料消耗速度也越快,远还没有加速到光速燃料就耗尽了 所以推而广之,任何通过反作用力原理的航天发动机都不可能达到或超越光速,连接近光速的一半都不可能,这才是所谓物体不可能加速到光速甚至超过光速的真正原因!绝不是什么任何物体都不可能达到或超过光速,也绝对不是什么物体的速度达到光速了,体积就无限小甚至完全转化为能量!速度越高体积越小的理论是错的物体速度越高体积越小的理论是错的,应该是物体加速度越高其体积越小才是正确的!物体的体积跟加速度值有关系,但跟速度并没有直接关系!因为速度是相对参照物而言的。就像战斗机飞行员在做加速起飞过程中感觉到的“推背感”身体被压在座位上,事实上人体在那个时候被压缩了且加速度越高压缩得越厉害,假设如果在一瞬间(这个瞬间的时间短到开灯灯丝迸发出光子的这么快的瞬间)飞机能biu~一下加速达到光速,那整个战斗机包括飞行员的确瞬间就被压缩为体积无限小了(成为光子了),但是如果是保持一个恒定的加速度(飞机结构体和飞行员身体都能承受的范围内)一直加速下去,速度逐渐提高,那么飞机的体积并不会缩小和发生其他变化,如果排除燃料限制和尾气喷射速度等因素,就能一直加速达到光速。把上述飞机换成宇宙飞船那就是一架能够达到光速甚至可能超光速飞行的航天器!光子所谓质量(静质量)为零是不严谨的,光子也有质量只不过质量非常非常小!所以可以瞬间加速到光速打出去,而加速到某一速度(比如光速),有质量越大的物体需要越久的加速时间而已,物体质量越小加速的时间越短,(当物体质量小到可以忽略不计时,加速的时间就可以短到一瞬间可以忽略不计)!根本就不是物体达到光速就灰飞烟灭!光速不可超越的理论是不对的!应该说有体积和质量的物体都不能(瞬间)加速达到光速,就比如把你塞进大炮里嘭~一下就加速到(别说光速了就超音速你都粉身碎骨了,但你若坐在战斗机里,缓慢加速到几倍超音速就可以!明白了不?目前超光速飞行的几种设想科学家们早就意识到依靠喷射物质为加速方式的航天发动机都是不可能成为星际探索的动力装置,首先能够携带的抛射物质(燃料)不可能比航天器本身大太多,其次喷射/抛射的速度目前人类最先进的火箭发动机甚至也还远远没有达到炸药爆炸的速度呢,更何谈光速。一些思维宽广的科学家们想出了一个又一个脑洞奇大的假设可以超光速飞行的设想,最著名的就是曲速引擎(老外起名字就很怪,难道加速过程速度是直的?加速过程中速度也是一个曲率不是?)■ 曲速引擎,最初是科幻小说家们为了解决星际旅行的速度瓶颈而假想出来的概念,而后一批科学家们(显然也是科幻小说迷)为了证明可行性而展开脑洞进行理论性的遐想,就是如果能将宇宙飞船前方的宇宙空间压缩再将飞船后方的宇宙空间放大,就可以超光速飞行了,从科幻电影中产生的超光速曲速引擎这根本就是不切实际的瞎扯,但神奇就神奇在一大批科学们也对比津津乐道,而且美国国家航空航天局甚至还立项了!2014年,NASA曲速引擎项目首席科学家哈罗德·G·怀特(HaroldGWhite)透露他们正在研究开发可作为星际旅行的宇宙飞船“IXS企业号”(与科幻影视《星际迷航》中的飞船同名),宣称飞船一旦面世,只需两周便可到达比邻星(4光年距离),然而科学家们通过计算,要让时空弯曲,形成一个包裹着飞船的“曲率泡”,所需能量至少要达到太阳总能量的10亿倍。而在现阶段,人类总能量消耗还只有太阳能量的38万亿分之一,而为使所谓的曲速引擎持续工作,维持飞船周围弯曲时空所需的能量,甚至超过全宇宙的总能量。就算能造出来,你飞船一飞紧接着宇宙毁灭了!哈哈哈2015年5月,怀特博士对他的“超光速”引擎进行测试,原来他的引擎就是现在大家都知道的前几年曾一度被怀疑通电就可以不依赖推进物质的【非工质引擎emDrive】,大忽悠博士!哈哈哈曾被认为是无工质引擎的emDrive1999年,英国的一个民间爱好者,罗杰·索耶尔(Roger Shawyer)发明了一个“无工质微波推力器”EmDrive,罗杰·索耶尔(Roger Shawyer)在 2003 年进行了实验,并称实验结果显示产生了微小的 16毫牛的推进力,相当于2颗花生的重量。然而,他并没有发表经过同行审议的学术论文。之所以没有发表是因为:在杂志期刊上发文章需要有学术经历,需要有同行愿意来评议他的文章,而索耶尔只是一个毫无学术背景的爱好者而已(和作者本人一样)。2006 年 9 月 8 日,英国老牌科学杂志 New Scientist 选择以 EmDrive 为封面,发表的相关文章认为这个装置似乎是可信的。随后,科幻作家 Greg Egan 发表公开信,表示这篇文章“一味追求轰动效应,作者缺乏基本的科学知识。”Greg Egan 的文章被美国数学物理学家 John C. Baez 转发在自己的博客上。New Scientist 迅速发表澄清声明,并附上专家们对 EmDrive 持否定意见的公开信(人们是如此惧怕权威)。人们普遍认为 EmDrive 就跟永动机一样,缺乏科学原理的支撑,不可能实现。一直到2010年,中国西北工业大学的杨涓教授开始发表关于 EmDrive 的论文。在 2013 年,她带领一组队伍,制作出了 EmDrive 原型机,并发表论文(中文)公布测试结果:2.5 千瓦的电量产生了 720 毫牛(约 72 克)的推进力。有人将杨涓的论文翻译成了英文,这才在媒体和学术圈流传开来。该引擎曾经在实验室中测试的确可以产生能产生微弱的喷射力(关键是没有通过喷射燃料),但经过中国及美国等航天专家后来的进一步的验证,这种引擎的确在地面上测试的时候有能产生微弱的推动力(其实跟著名的“离子飘升机一个道理”),但是一送到太空(即便是近地空间)这种引擎就完全没有一点点的动力了!被认为是“反重力引擎”的离子飘升实验科学家们分析后终于明白,所谓的“无工质引擎”其实都就是通过高压电场将空气分子电离,由于大地是带负电荷的,因此电离后带正电荷的空气分子向下高速移动从而形成“离子风”,这也就是为什么这种装置在地面上测试的时候有推动力,而一旦送到太空就完全没有推动力了(因为太空没有空气)说到底,这类引擎依然还是要依靠的是〈反作用力〉原理。虽然无工质引擎的梦想暂时破灭了,但是科学家们还是有所收获,等离子体在高压电场影响下喷射的速度确实比火箭尾焰喷射的速度高得多得多,尽管等离子微粒太小质量也太小了,获得反作用力也非常微弱,但通过长时间持续喷射等离子体微粒获得的反作用力效率却远大于传统火箭发动机燃料喷射的反作用力效率,因此科学家们研发了通过高压电场喷射电离后的氚气分子的〈等离子发动机〉还有〈霍尔引擎〉等电推引擎。通过高压电场喷射携带的氚气作为推动力尽管等离子发动机推动效率远高于火箭发动机,但是其推动力非常微弱(连吹起一个鸡蛋的力量都不到),需要长时间的加速才能获得明显的推动力效果,而且它终究还是要携带依赖喷射物质的(喷射物质总归会用完的),所以人类星际探索的动力装置研究显然依然任重道远。■通过“虫洞”进行空间跳跃,实现所谓的“超光速飞行”科幻作家关于宇宙虫洞的想象图由于很长时间里,科学家们实在想不出不依赖抛弃物质即反作用力原理的引擎,也就没有办法摆脱携带大量燃料的困境,因此,单就航程一条就没办法实现星际探索飞行。有的科学家甚至想出了“作弊”的方案,就是<虫洞>!设想宇宙中存在一种空间管道能够连接其他的宇宙空间,通过钻入虫洞瞬间抵达其他的宇宙空间,变相实现超光速旅行。但是这种遐想也只能是瞎想!不要说所谓的“平行宇宙”“四维维空间”等等都是科幻作品的遐想,没有任何现实支撑,就算宇宙是多维空间/多重宇宙,那哪里有所谓的虫洞可以钻?宇宙天然存在的虫洞?就算真的存在,就算它真的能进去,进去后还能活着?就算进去后能活着还能到达另一个空间,那里又是哪里呢?这算哪门子星际旅行?如果不是天然存在的虫洞,靠科学家研发一种设备,将宇宙空间打出一个洞?请问要消耗什么级别的能量呢?怎么打洞?是炸出一个洞么?别想了,宇宙空间就是三维的空间!没有什么四维五维十几维!物体在人可以工作生存活动的周期时间内(几天/几月/几年/几十年)以人的意志从A点移动到指定位置的B点这才是有意义的星际探索途径。其他的还有所谓【空间折叠】等等能够把宇宙空间捏来捏去的想法,也不过是夸张的脑洞遐想罢了!不仅不可能实现,就算能实现把宇宙空间折叠,那得什么级别的能量和庞大规模的装置,那宇宙也被你揉捏了个稀巴烂!超光速飞行动力装置的出路在哪里科学家们在理论上局限于传统方式的加速引擎,而为了证明光速不可超越的所有数学计算验证,其实都错了,错在忽视了当前光速不可超越理论是建立在以反作用力为加速方式的条件之上的,也就是说,无工质引擎的研究方向也远比所谓“曲速引擎”/“虫洞”/“空间折叠”等完全不具备可行性的幻想更接近现实,尽管它依然幻想着通过反作用力进行推动!但它正确在于(如果不存在消耗喷射物质能够获得推动力)通过持续不断的恒定加速,就能实现星际探索的飞行距离问题,长时间的恒定加速也能实现接近甚至达到光速,而且飞行器结构体和内部人员不会受到不良影响(这样的飞行器才有意义)。所以,简而言之研究探索可以用于星际探索的,能接近/达到甚至超越光速的加速方式,一定要实现颠覆人类传统反作用力加速方式的动力系统才是真正的方向!无工质类引擎的最新研究2003年美国麻省理工学院(MIT)的天文学家杰克·威兹德姆(Jack Wisdom)在《科学》期刊上发表了一篇文章表示:如果宇航员所处的时空是弯曲的,那么物体形状和位置的变换很可能不再遵循基本的动量守恒定律。也就是说,在弯曲空间里,宇航员以特定方式挥动他的四肢,就能在真空中“游动”起来。2022年7月28日,美国佐治亚大学理工学院的科学家们公布了一项研究成果,他们做了一个的十字交叉结构的双弧度结构机械,称之为“空间游泳者”机器人,实验用弯曲的弧度齿轮导轨模拟了所谓的时空曲率。十字交叉导轨上各安装两个相对的电机经过测试,两组电机反复沿着各自轨道运动,如果是反复直线运动则整体装置只是晃动,而始终都不可能有位置移动;但如果其中纵向轨道弯曲成弧度,则横向轨道电机反复前后移动一段时间后能够逐渐获得前进的动量!实验结果显示,在弯曲的时空几何相位中不断的周期晃动积累量,可以表现为空间上的位移,证实了无工质推进引擎的真正可行!不断晃动,后 装置沿着轴心逐渐偏移了这是令人震惊的成果!但接下来真正的问题是,时空弯曲!(我不得不佩服在基础科学领域总是美国的科学家们引领探索),美国科学家们虽然跳出了一个传统思维,却依然掉进了另一个传统思维(时空弯曲)!这对于宇宙飞船还是没法应用,一来推动效率非常低,二来怎么有效实现这个所谓的"弯曲时空"还是稀里糊涂的,但总算是取得了突破性的进展了!实际上真正的突破性思维,应该是:打破所谓的“弯曲时空”,之所以传统推进动力系统需要抛射物质,是因为需要通过抛射物质的动量获得反向加速,而被推动物体本身的质量是有惯性的,抛射的速度越高获得的动量越大,但这是有上限的,而抛射物质也是有限的,所以电能驱动而不是抛射物质这是最可行的基础方向。真空宇宙中,需要反向抛射物质获得前进动量,而有质量的物体都有惯性(静质量),因为被推动物体有质量,所以加速消耗的能量也几何级数增加,如果被推动物体没有质量(静质量为零)那就能如光子一样瞬间就加速到光速了!最直观的理解就是:物体当其顺着某方向直线(加速)运动时,其运动质量要比实际质量高,而当其反向直线(加速)运动时,又比实际质量低,所以我们传统航天发动机抛射物质或是大炮发射炮弹的强大的后座力,抛离物体和被推动物体都是在同一直线上的运动,所以虽然获得了反作用力推动,但也造成了物体本身惯性带来的运动质量增加且随着加速度增加其克服惯性的能量也几何级数增加!因为前进的动量和抛射物质的反作用力是在一个矢量方向上!而这就是问题所在!动量守恒定律的,使得研究太空推动力引擎和所谓“反重力引擎”几乎所有人都只能从反作用力原理思考!而真正要突破的恰恰就是要实现【非反作用力方式】加速!(如果我把前面这段话放在文章开头,一定会招致很多懂一点动量守恒/牛顿定律的网友们喷得惨不忍睹)!所以,超光速引擎/反重力引擎的核心密码就在于此!根本不是什么瑟尔机/磁动力等等!研究寻找通过物体自身(某种特殊运动)获得前进的动量(而不是向外反作用力)才是正确思路,一旦解决了不依赖抛射物质的"无工质引擎",结合未来小型化的聚变发动机,超光速飞行就能成为现实!我个人乐观估计,可能也就十年或二十年(最多五十年)!(因为我本人也在研究这方面,而且有了比佐治亚大学团队更为效果明显和现实可操作性的理论)虽然美国佐治亚大学的研究成果极具颠覆性,但是离实际应用还差十万八千里不止,如我所说,还是在“弯曲时空”概念里打转,千万别又去想什么:到大质量天体(黑洞)附近找什么弯曲时空!浙江嘉兴的科学爱好者 吴迪2022-9-22
原标题:真实世界中发现曲速泡?别急,超光速旅行为时尚早 视觉中国供图 相对论要求“任何质点的速率都小于光速”,这里的速率特指对质点做当时当地测量所得的速率,即定域速率。只要与这个速度定义不等价,超光速未必违背相对论。——李理 中国科学院理论物理研究所副研究员科幻作品中的主人公经常借助一种被称为曲速引擎的工具进行超光速星际旅行。在《星际迷航》的虚拟宇宙中,曲速引擎就是一种超光速的推进装置。受此启发,从广义相对论出发,物理学家米圭·阿库别瑞于1994年提出科学意义上的曲速引擎概念。日前,国际知名期刊《欧洲物理杂志C辑》报道称,美国国防高级研究计划局(DARPA)物理学家哈罗德·怀特率领团队在真实世界中发现了一个曲速泡。有人认为,怀特的纳米级曲速泡有望为制造曲速引擎打开一扇门,引领人类进入超光速时代。对此,中国科学院理论物理研究所副研究员李理2月中旬对记者表示,怀特团队做了一些数值模拟,预言在某种特定的微结构下可以给出负的能量密度分布,这有些类似于维持阿库别瑞时空结构(曲速泡)所需要的负能量。但是其能否跟曲速泡或曲速引擎联系起来,还有待研究。负能量对超光速移动不可或缺 理论物理学家加来道雄在《不可思议的物理》中指出,根据广义相对论,超光速移动有两种途径:延伸空间和卷曲空间。前者的最佳例子是曲速引擎,后者的例子则是虫洞。李理介绍,曲速引擎技术是在宇宙飞船外围创造出一种正常时空的人工气泡,被称为曲速泡。曲速泡附近的时空扭曲得非常厉害,飞船前方的空间被压缩,而后面的空间被拉长,这样飞船就会被曲速泡带着走。在离飞船非常远的人看来,飞船的速度可以超过光速,而飞船里的船员会认为自己是静止不动的。“整个泡泡移动时带着太空船前进,某种意义上类似于小船在河里被水流带着漂流。”他比喻道。阿库别瑞1994年提出的使时空扭曲的具体设想,可达到能以任意“速度”飞行的效果,但是这一时空结构(指曲速泡)需要具有负能量的奇异物质来维持。“通常,物理学家们首先采用正能量来推进一艘宇宙飞船,其移动速度永远慢于光速。为了超越光速,必须更换燃料。”加来道雄在书中写道,对于超光速而言,负能量不可替代,而且也许负能量确实存在。对此,李理解释说,将宇宙飞船以超光速推进必然要找到具有负能量的物质,科学家们在自然界中寻找负物质的努力迄今为止尚无结果,其也尚未被证明存在,这和虫洞遇到的情况一样。李理表示,目前人们已知和负能量最接近的能量是通过所谓的卡西米尔效应产生的,该效应指两块靠近的金属板之间存在吸引力。而这实际上是量子效应造成的金属板之间区域的能量密度低于金属板外面。通常认为金属板外面区域的能量密度为零,所以金属板之间区域就具有负的能量密度。李理表示,这也是怀特团队所报道的负能量密度的来源。曲速泡的超光速移动并不违背相对论 光速是一个极限速度, 任何物体的运动速度都无法超过光速。这个狭义相对论中的观念已经深入人心。如果物体运动接近光速,将会带来显著的尺缩效应、钟慢效应以及质增效应。那么,曲速泡的超光速移动违背相对论吗?李理强调,这里的“超光速”只是一种表观的超光速,并不违背相对论。他解释道,相对论要求“任何质点的速率(速度的大小)都小于光速”,这里的速率特指对质点做当时当地测量所得的速率(定域速率)。只要与这个速度定义不等价,超光速未必违背相对论。“相对论虽然对物体的运动速度给出了限制,但是对空间自身的膨胀速度没有任何限制。”李理举例,当前宇宙在加速膨胀,两个星系相互远离的速率随着距离的增加而增加,对于距离足够远的星系退行速率将大于光速,但是这并非因为星系(团)本身的运动,而是因为空间本身在膨胀,此时的“超光速”不违背相对论。在他看来,曲速引擎的“超光速”移动也可以归结为空间膨胀。“飞船在曲速泡中本身相对泡泡并不移动,这样就避免了相对论中提出的质增效应和时间膨胀效应(钟慢效应),与此同时,曲速泡附近的时空扭曲得非常厉害,带动整个曲速泡和泡泡内的飞船前进。”李理说。超光速旅行理论上不可行 1905年,爱因斯坦发表了《论运动物体的动力学》,建立了狭义相对论。狭义相对论基于两条基本原理:光速不变原理和狭义相对性原理。更重要的是,爱因斯坦将时间和空间统一为一个整体“时空”。李理介绍,在狭义相对论中,两个事件从一个参考系来看是同时的,而从另一个相对运动的参考系来看就不再是同时的事件了。“正是这种对牛顿绝对时空观的破坏导致了许多看似反常的现象,最典型的三个效应就是尺缩效应、钟慢效应以及质增效应。”他指出。最核心的一点就是“同时”的相对性。比如测量尺子长度,需要同时测量尺子的两端坐标,根据两者之差得出尺子长度。对于静止的尺子来说这很容易做到,但是在尺子运动的情况下就变得复杂。由于同时是相对的,运动参考系中的同时测量跟静止系不同。这种尺缩效应不是弹性之类的物理机制在起作用,而完全是一种运动学效应。物理的尺子只有一把,但是不同惯性系有不同的“同时面”,导致测到不同的长度。同样的运动学效应还有钟慢效应,即对于运动的物体,其变化用静止观者的时钟去测量会变慢。尺缩效应中没有任何东西真正收缩,钟慢效应中也没有任何钟的走时率真正变小。更具体地说,尺缩和钟慢效应都来自于狭义相对论中要求物理定律的形式在洛伦兹变化下不变(洛伦兹协变性),质增效应也是这种情况下一个直接的结果。李理表示,在运动物体的速度接近于光速的极端情况下,尺缩比例会变得无穷大,时钟会变得像停住了一样,此外物体的质量(能量)在接近光速时也趋于发散。这意味着需要无穷大的能量才能使物体的速度达到光速,从中可以看到光速是一个极限速度, 任何物体运动都无法超越光速。在速度远远小于光速时,相对论效应就无法体现,牛顿力学可以作为狭义相对论在低速情况下一个好的近似。“狭义相对论中的这些效应已经得到了大量实验的验证,甚至在我们日常生活经常使用的卫星导航系统也必须考虑钟慢效应的影响。”李理补充道,狭义相对论跟量子力学结合产生的量子场论在描述亚原子粒子方面取得了巨大成功,建立了统一描述电磁力、强力和弱力三种基本相互作用的粒子物理学标准模型。令人惊叹的是,相对论在化学中也非常重要,重元素原子内层电子平均速度可以高达光速的三分之二,从而必须考虑相对论效应,这就导致了日常见到的金子闪亮亮的金黄色和水银的低熔点。作为假想的超光速理论暂无存在证据 不论是广义相对论还是量子场论,都不允许定域速率超过光速。如果观测发现定域速率超过光速的情况,将会对基础物理学产生重大挑战。2011年意大利格兰萨索国家实验室下属奥佩拉(OPERA)实验小组的研究人员在实验时发现了“中微子超光速”现象,造成了巨大的轰动,然而最终发现这是由于实验装置存在问题导致的错误结果。人们也基于各种动机提出了一些超光速的理论。快子(tachyon)就是一种理论上假想的超光速粒子,它总是以超光速运动。理论上也可能存在由快子组成的宇宙,但人们还从未发现快子存在的直接或间接证据。此外,还有一些修改的引力理论也存在超光速传播现象,如有些具有高阶导数修正的引力理论和双度规理论。“客观来说,这些理论或多或少都存在一些问题,目前也没有发现任何可信的超光速的实验迹象。但是,科学的发展告诉我们,保持开放的思想十分必要。”李理表示。编辑:邱世杰

  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;

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