深度长文：超光速真的不存在吗？

光速限制，是爱因斯坦相对论体系下一个基本结论，任何信息或者具有静质量的物体的速度都不可能超过光速。如今我们知道，光速限制不仅仅限制了光的速度，还限制着引力波和因果律等速度。

说白了，光速其实并不是指“光的速度”，只是光的速度等于光速罢了。这并不是玩文字游戏，也不是绕口令，因为光速其实是四维时空的固有属性。只不过我们常常默认光速就是指光的速度，当然对于普通吃瓜群众来讲，如此通俗理解也未尝不可。

相对论告诉我们，光速是有限的，其实物理学家们是很不服气的，他们也试图通过各种方式寻找可能存在的超光速现象。

要寻找超光速现象，就离不开实验，因为物理学本质上就是一门实验科学，几乎所有的证据都需要实验来支撑。不管一个理论看起来多简洁优美，只要不能通过实验来验证，就一定站不住脚，如同空中楼阁一样。

事实上，科学界曾报道过某些超光速现象，只是后来这个现象被证实是一个乌龙罢了。但即便如此，物理学家们仍旧没有放弃。

在2011年某物理学研究小组报道了中微子可能存在超光速现象，当时引起了极大轰动，因为物理学大佬都知道如果真的存在超光速现象，将意味着什么，毫不夸张地说，人类已知的物理法则几乎都要推导重来。

好不容易建立起来的物理学大厦，物理学家们当然不希望推倒重建，所以当时很多物理学家都怀疑实验的真实性和准确性。而通过对实验可靠性的严格检查，研究小组也发现了“超光速”现象是由于光纤接触不良导致的，将故障修复之后，超光速现象就消失了。

至今为止，物理学家都没有发现任何超光速现象存在的证据，无数次实验都验证了爱因斯坦相对论的正确性，这也是相对论经历一百年多年仍旧屹立不倒的原因所在。

这里，有必要再次强调一下，上面所讲的“超光速现象不存在”，有一个很重要前提就是：传递信息。也就是说，任何现象只要传递信息，就不可能超越光速。言外之意，只要不传递信息，大自然才懒得管你呢，才不在乎你是不是超过光速。

实际上，现实中确实有很多超光速现象，而这些现象都没有传递任何信息。都有哪些现象呢？

第一，光斑的移动速度。

假设地球上有一强大的激光器，朝着月球发射一束能量巨大的光，能直接照射到月球上，形成一个巨大的光斑。

这时候，移动地球上激光器的发射角度，那么月球上的光斑移动的速度就很可能会超过光速，这只是简单的数学计算，光斑的移动速度等于地球月球之间的距离乘以移动的角速度。

只是这里的超光速过程并没有传递任何信息，虽然光斑的移动速度很可能超过光速，但并不是光斑本身在移动，如果你在月球上，你每次看到的光斑其实都不是之前的光斑。地球上的激光发出的光束需要大约1.3秒的时间才能到达月球。

其实很多人经常说的“影子的移动速度超光速”也很类似。这里假设一种理想的完美情况，更方便大家理解。

假设宇宙中只有一根燃烧的蜡烛和你，你在蜡烛的一侧用手挡住蜡烛，你的手与蜡烛有一定的距离。这时候你不断缩小手与蜡烛之间的距离，你会发现影子的范围不断扩大，当你的手无限靠近蜡烛时，整个宇宙的一半都是影子。也就是说，影子可以在极短的时间里覆盖半个宇宙，显然是超光速的，但这种超光速现象并没有传递任何信息，只是一种简单的光学现象。

第二，切伦科夫辐射。

俄国物理学家切伦科夫曾发现了一种物理学现象，某些放射性原子释放出来的粒子在水中会发出蓝光，一开始物理学家并不知道为什么会发出蓝光。后来深入研究后发现，当粒子在水中移动的速度超过光子在水中的速度时，就会发出蓝光，这种现象就被称为“切伦科夫辐射”

我们都知道光在真空中速度为每秒30万公里，在其他介质中的速度都小于这个速度，比如在水中的速度约为真空中光速度的四分之三，明显小于真空中的光速。因此粒子在水中的速度是可以大于光在水中的速度。

当然，这种超光速并非真正意义上的“超光速”，因为这种速度超越的并不是真空中的光速，只是通过“作弊”的手段超过了介质中的光速。

第三，量子纠缠。

在之前的科普中，讲述过太多有关量子纠缠的东西了。，正如爱因斯坦所讲，量子纠缠确实是“鬼魅般的超距作用”，两个相互纠缠的粒子，不管相距多远，都能瞬间感应到彼此。当我们观测其中一个粒子，该粒子的状态会发生坍缩，同时另外一个粒子也会瞬间感应到然后也会发生坍缩。

但是，量子纠缠中看似某种“瞬间传递”，其实是没有传递任何信息的，当然也不可能用于远程通讯。我们经常听过的“量子通讯”，比如我们早就发射的墨子量子卫星，并不是用来传递信息的，主要还是用于“量子密钥分发”，给信息加密，保证信息的绝对安全。

第四，宇宙膨胀。

现代主流科学理论表明，我们的宇宙起源于138亿年前的大爆炸。自从宇宙诞生之后，就一直在膨胀，膨胀速度远超光速。在138亿年的历史里，可观测宇宙的直径达到了930亿光年，很显然，宇宙膨胀的速度确实超过了光速，不然可观测宇宙直径不可能达到930光年。

但是，宇宙膨胀的本质是时空的膨胀，科学家们怀疑暗能量是背后的“元凶”，而暗能量很可能就是不断衍生出来的虚无空间。时空的膨胀过程，并不会传递任何信息，这在爱因斯坦的广义相对论中也有所表述，广义相对论表明，时空是有弹性的，我们可以利用时空的弹性实现间接“超光速”，比如传说中的“曲速引擎”和“虫洞”科技。

总结

就目前的物理学研究而言，之所以有光速限制，就是因为我们生活在四维时空，是四维时空限制了光速。也就是说，如果我们能够逃离四维时空，理论上可以随意超越光速，甚至在更高的维度，最低速度就被限定在光速，万物只能以超光速飞行。

完！