作者：黄姤

科幻电影经常会出现超光速的情节，比如超光速驱力引擎，现代物理学并物质的运动速度可以超过光速，其实不然超光速（光速被称为宇宙第一速度·299792458m/s）现象在宇宙中比比皆是。

为什么光速不能被超越？

不可超光速指的是物质的速度极限，而宇宙中还包含了其它速度概念，它们并非是物质现象，在“麦克斯韦”之前物理学对光速并没有过多苛求，毕竟在“伽利略”变换中光速并不是恒定的数值，直到“麦克斯韦”的出现，他建立起“麦克斯韦”方程组并预言光就是电磁波，后来迈克尔逊莫雷实验也证实了这一点，洛伦兹把光速不变作为出发点，把惯性系中的伽利略变换升级为了洛伦兹变换并推导出“洛伦兹因子”狭义相对论的出发点，也是以真空中光速不变作为基本公设。爱因斯坦直接引用了洛伦兹因子作为时间膨胀效应和制作关系的基本因子，但是狭义相对论规定的速度极限只是指物质的运动。

如果某种速度现象并不是物质的运动，那是不是这种速度就可以不用受到相对论的束缚而可以超过光速呢？

答案是肯定的。

只有不是物质运动的速度，就不受相对论的束缚。

相对论不允许超光速的物体存在

按照宇宙大爆炸理论，宇宙起源于138亿年前的奇点大爆炸，而我们目前仅仅可以观测到的宇宙半径就达到了465亿光年，其实在奇点大爆炸后的10^-36次方秒到10^-32次方秒，这段时间宇宙处于暴胀时期，这期间的宇宙膨胀速率以指数级增加，其速率远远超过了光速。正是因为暴胀的空间扩张也奠基了今天的可观测宇宙尺度大于宇宙的寿命，暴胀时期过后宇宙膨胀速率依然在加速，不过远远没有指数暴胀这么夸张了。

宇宙膨胀时空间的膨胀，在暴胀时期两个粒子之间的距离会因为空间膨胀而被拉大，这种速率远远超过光速。如果按照思维去理解会认为两个粒子之间的运行速度远远超过了光速，其实粒子并没有被加速到超光速，而是空间膨胀超光速了。

举例说明：

你和你的朋友站在相隔100米的草皮，你俩都坐在草皮上，而草皮不到一秒钟的时间，你和你的朋友就相隔30万公里了，那么你和你的朋友的远行速度就超过光速了。

而你却没有感受到任何的加速过程，所以作为物质构成的人体并没有被加速超过光速，而空间又不属于物质范畴，这种超高速现象并不违背相对论。

量子纠缠

还有一种经常听到的超光速现象，那就是“量子纠缠”。

按照现有的量子理论，把一对互相纠缠的粒子分别放置在火星和地球上，对地球上的纠缠粒子进行观测，会同时影响到火星上的纠缠粒子，这种作用几乎没有间隔时间，而火星到地球最近的距离，光也需要行进184秒，可是地球上的纠缠粒子和火星上的纠缠粒子作用并没有通粒子发生作用，地球上的纠缠粒子并没有发射一个超光速的粒子飞行，5500万公里抵达火星，并迫使火星上的纠缠粒子发生变化。纠缠粒子之间的超光速作用并没有把一个粒子加速到超光速，这其中不涉及物质的运动，所以相对论依束缚不了量子纠缠。

宇宙中的超高速行为属于非物质运动形式的速度现象，而相对论限制的速度极限是物质运动的速度现象，事实上信息和能量的传递必然需要物质参与其中，这也意味着超光速现象并不可以传递信息和能量。

信息和能量的传递，为什么一定需要物质的参与？

声波可以携带信息是因为物质的振动产生的机械波，波的不同频率传达到耳朵就是声音，而波也可以携带能量。

举例说明：

如果距离100米的地方发生了爆炸，其震动导致空气分子剧烈向外扩散，导致空气分子互相挤压，产生较高的动能，同时它也产生摩擦发出的声音，听到的信息同时也有冲击波打到你的身上，那么打到你身上的冲击波，其中的高能粒子就会撞击到你身体中的细胞和分子，导致身体吸收了额外的动能而受到伤害，这就是能量的传递，同时声波也传到了你的耳中，让你得到了信息。

电磁波

电磁波的波长可以认为成光子的波长，跨度从上千米的无线电波到1/10万纳米的伽马射线，其中波长的数量级跨度有17个数量级，而我们用来传递信息的波长跨度也超过了10个数量级，这就意味着用来传递信息的光子频率范围很广，当统一规定光子的不同频率，代表不同的代码，接收者按照统一规定再解读光子的频率就变成有效的信息了，这就是信息的传递。

结语

如果没有物质的参与，那么信息和能量还能传递吗？所以超光速首先就排除了物质参与其中，那么也就意味着不可传递信息和能量。

我叫黄姤.90后女.喜欢创作有关太空和古生物的文章，欢迎关注和评论，互相学习.