人們認為速度無法超越光速，但是宇宙中總有一些現象超越光速

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2021-09-09 00:42:08　來源: 任間科學

導語：人們一直覺得光速是宇宙中最快的速度，人們對于宇宙中的光速一直在研究，那么光速能否被人們超越？宇宙之中超越光速的現象有哪些呢？對于光速，人們能否超越，達到在宇宙中旅行的想法？

對于光速的研究

1、宇宙中的超光速

光速被認為是宇宙的極限速度，沒有物體能夠超過光速去運動。但是，在現實生活中，存在著一些超光速現象，這些超光速打破了科學家的固有認識。我們都知道，速度是表示物體運動速度的物理量，理論上速度應該是無限的。但愛因斯坦的相對論中有這樣的描述：一個高質量的物體，其速度有限，可以無限接近光速，但卻永遠不會達到光速。

2、為什么光速不能超過

光速不能超越這一觀點來自于愛因斯坦的狹義相對論，在狹義相對論中，任何物體都能夠無限接近光速但卻不能超越。人們還可以理解為，對于所有的靜止質量的物體，不管質量如何，只能無限接近光速，而不能達到光速。

為什么會這樣？實際上，這在愛因斯坦的質能方程E=MC中有很好的說明，E表示物體擁有的能量，M表示質量，C代表光速。由此可見，能量和質量之間存在著一定的比例關系，質量越大，能量越大。另外，物體的能量越大，它的質量就越高，包括動能。換言之，如果一個物體想要達到光速，它的質量就會隨著速度越來越接近光速而變大。

舉例來說，如果一艘航天器以90%的光速飛行，其質量是該飛船靜止狀態下的兩倍，這也意味著引擎必須輸出雙倍的輸出來加速飛船的前進，因此，飛船越快，其能量就越高，質量也就越大，此時飛船里的一切都會變得越來越重，這就是質增效應。

來看牛頓的速度疊加公式。從地面上看，如果火車光速為4/5，而有人在火車上以3/5的速度行走，那么從地面上看，人在火車上的速度應該是4/5+3/5；然而，當列車接近光速運行時，車內的人們感覺一切都正常，但從地面的角度看，卻發現車里的人移動得很慢，因此，車內的人都在向前移動，而在地面上，光速根本不是3/5倍，而是比這個速度小很多。至于光速，更為精確的是，任何有能量和訊息的傳輸速度都不能超過光速。

1、宇宙膨脹的速度

現在我們的宇宙大約有一億年，而我們可以觀測到這個宇宙的半徑達到了460億光年，也就是說，在過去的億年里，它至少膨脹了460億光年。我們可以推算，宇宙平均膨脹速度至少是過去億年光速的兩倍。同時，由于宇宙中存在的超光速膨脹的現象，使宇宙目前可觀測到的直徑可達920億光年。

2、量子糾纏

量子糾纏就是兩個粒子在彼此糾纏的狀態下，不管兩個粒子之間的距離有多遠，其中一個粒子在做任何動作時，另一個粒子也會做出相同的動作，而不會有任何延遲。因此，距離對兩粒糾纏在一起的粒子來說一點都不成問題，它們之間的聯系機制遠超過光速。

3、蟲洞理論

1916年，一個奧地利物理學家首次提出了蟲洞這個概念，也稱“愛因斯坦-羅森橋”，是指宇宙中一種奇異的物體，用于連接宇宙的遙遠時空。

盡管目前還沒有關于蟲洞存在的證據，但是科學家預測，蟲洞在時空端點之間會有一條捷徑，就像時空隧道一樣，能夠實現瞬時傳輸，甚至是超越時空的通道。總之，蟲洞可以讓相對遙遠的兩個地方瞬間接近，這個時間要遠遠超過光速，但是目前的蟲洞理論僅僅是一個假設。

總而言之，對于這些超光速現象其實并沒有違背相對論，理解得更加準確，可以說光速最快的限制在于對物質而非空間。這就是光速背光速無法超越的定義。然而，在宇宙中，仍然有很多我們人類不能理解的現象，所以只能說人類的進步空間還很大。

人們對于光速的假設

假設你以前曾研究過愛因斯坦的相對論，你就會知道，當你的速度接近光速時，時間膨脹所產生的作用與時間機器一樣，地球上的時間以正常的速度向前移動，同時，在太空中時間向前移動也要慢一點，當你返回地球的時候，你將來到未來的世界。假設你要去500年后的世界，你將以99.99%的速度飛行7年，而當你返回地球的時候，你只有7年，而地球已經500年了。

但是，要建造一種可以飛向未來的時間機器，最大的問題是，有足夠的燃料使飛船能夠以這樣的高速度飛行。沒有任何物理學定律表明我們不能如此接近光速。但是，當光速接近時，飛船就變得越來越重。這將需要更多的燃料來加速，但是速度變得越來越慢，可能需要超過無限的能量才能打破光速。

愛因斯坦的相對論解釋說，強重力也能減緩時間的運動，這在黑洞附近可以找到。舉例來說，你乘一艘宇宙飛船到黑洞附近，停留一段時間，然后立刻返回地球，你會發現你來到地球已經很多年了。實際上，你的時間只在幾個星期或者幾個月之后，所以你可以用很短的時間回到未來。

但在高速飛行或利用黑洞引力幾年后都非常緩慢。對許多沒有耐性的旅行者來說，最好是有一種即刻的辦法，叫作蟲洞，蟲洞就像是一條瞬間穿越時空的通道。要克服時間上的差距，要驗證各種各樣的古怪理論和異常復雜的技術，我們仍有很長的路要走。現在的航天器可能是我們最好的選擇，發射超高速火箭使我們的時間變慢，其它一切都照常進行。在這類冒險中，我們既能提供高速的時空旅行，又能打破星際旅行的障礙，因為許多恒星和行星都是如此的遙遠。