比光速还快的“速度”？什么情况下会出现“超光速”呢？

“兵贵神速”展现出了速度的重要性，深谙其道的人类也在发展的过程中方方面面展现出对速度永无止尽的追求。其中，交通工具速度的不断提升更是展现出人类的雄心壮志。

战斗机歼20

但是即使战斗机速度高达4000千米的时速与光速相比也是微不足道。于是，被以往科技水平限制住的人类就产生了光速是宇宙最快的速度的想法。可事实上并非如此，世界上真的存在比光速还快的“速度”吗？什么情况下会出现“超光速”呢？

“不可跨越”的光速

虽然无处不在的光可以被人类的肉眼轻易捕捉到，但光速却要经过一系列复杂而精密的计算才能得到。这是因为光传播速度的大小和周围介质有关，而我们常说的光速有一个重要的限制条件，那就是在真空环境中测得的。

麦克斯韦方程组

所以直到物理学家詹姆斯提出麦克斯韦方程组，光的速度是299 792 458 m/s才被人熟知。不过，单纯的数字给人的冲击总是有限的。光可以在一秒钟绕地球7圈，1.255秒可以地球到达月球。可是以目前最快人造设备的帕克探测器为例，探测器192千米/秒的最高速度乘以一千都没有光速快。

帕克探测器

而在实验室里的数据更让人类深切体会到到达光速有多难，即使是用大型强对撞机加速质子。虽然人类能做到的最高速已经到达299,792,455米/秒，可这与光速亿分之一的差距始终无法被突破。

黑洞的发现和研究更是让人类意识到光速的“不可跨越”。因为这种引力巨大的天体能赋予质子大约是对撞机给予的3600万倍的能量。可即使这样，黑洞周围物质的速度还是与光速有着8×10-16米/秒的差距。

黑洞

除此之外，爱因斯坦提出的相对论也让一些人坚定光速不可跨越的想法。这个理论告诉我们任何有质量的物体的运动速度都无法超越光速。因为质量作为物质内部蕴含的一种能量会在物体被加速时“变大”，并且物体的速度越大，该物体对应“增加”的质量就越多，而光能到达光速是因为光子并没有质量。

爱因斯坦相对论

我们日常中之所以感受不到相对论是因为人类所能达到的速度还是太低。同时用无限多的能量将物体加速到光速这个条件在有效的宇宙中无法实现。

光速

而物理知识让我们知道质量这个与外在因素无关的物理量是物体本身的属性之一。所以，在这样的认知中光速确实是宇宙中最快的速度。但这条铁律只在狭义相对论中讨论的平直时空中成立。

超越光速的现象

超光速现象在神奇的宇宙中并非没有，例如众所周知的宇宙膨胀现象。科学家们甚至测算出这个被命名为哈勃常数的20公里/秒的速率。

哈勃常数

但由于离地球越远的星球在这个膨胀过程中远离地球的速度越快，一个天体与地球之间的距离每增加一百万光年，这个天体远离地球的速度就会在20公里/秒的基础上对应加快一倍。

也就是说在以地球为中心140亿光年半径的这个圆外的天体正在以超光速的速度逃离。不过这比起作为宇宙膨胀前身的宇宙大爆炸在138亿年前一秒内膨胀到原来的1×1030倍的瞬间速度只能说是小巫见大巫。同样发生在外太空的超光速现象还有类星体辐射源分离。

超光速现象

和常见的球形天体结构不同，这类蕴含巨大能量的天体内部存在着两个能向外发出无线电波、光线、X射线等电磁波的辐射源，但这两个相对存在的辐射源不仅不像磁铁互相吸引的两极，还相互远离。以距离地球最近的类星体为例，位于室女座的“3C 273”内部的辐射源互相远离的速度高达288万千米／秒。

室女座

和约等于一个3X108m/s的光速相比，这个距离地球24.4亿光年外的天体内部的发生的现象确实称得上超光速。但这还只是人类的普通光学望远镜能“捕捉"到的最远的天体。宇宙中还有很多超光速现象没有被人类“看到”。

超越光速的可能

虽然人类目前的科技甚至无法观测到绝大多数超光速现象，但广义相对论已经给人类指出超越光速的突破点，那就是质量。从光速的定义和超光速现象中，我们可以发现空间是完全没有质量的。所以，人类科技超越光速的可能性之一就是尝试扭曲空间。

扭曲空间

这就像在海上冲浪，单靠滑动冲浪板前进，移动的速率自然缓慢。但如果我们能借助海上的大浪，向前的速度和之前相比自然不可同日而语。不过，与冲浪相比，超光速飞行的一大难点就是宇宙中的绝大部分空间都处于稳定平直的状态，可出现褶皱的空间内又充斥着时空漩涡等的危险区域。

思维空间

这足以看出人类想超越光速有多艰难。但勇气和热爱探索是人类这个种族从来都不缺的品质。比如一个名为曲速引擎的设想认为如果能用相当于宇宙骨架的暗物质来包裹住飞船那么实现人为扭曲空间也将是小菜一碟。

甚至还有人认为可以通过利用约翰·贝尔在1964年提出的量子纠缠来迈出人类超光速的第一步。这个名词的意思就是让几个粒子通过一些相互作用成为内部粒子互相影响的“融合”整体。

量子纠缠

可由于在这样的整体中粒子之间相互影响时传递信息的速度超越光速，量子纠缠的过程不可控到目前其中的影响只能被认为是随机的。要想利用量子纠缠传播信息或者物体，人类要走的路还很长。

结语

在超音速飞机已经被研究出来的今天，光速仍然是很多人眼中不可超越的速度。但林子大了，什么鸟都有。

在探索广阔宇宙的过程中，人类不仅发现世界上存在很多超光速现象，还明白了要想到更远的地方探索就必须超越光速。不过现在看来，想要打破这个桎梏的人类还任重道远。