北京
关于宇宙的一些真理似乎是绝对的。
熵只朝一个方向流动。引力会吸引一切。没有任何东西能跑得比光速还快。
但声波在水中相互作用的一个奇特之处，可能刚刚表明某些东西看似能够超过光速。
据两位研究人员称，沿两条不同路径传播的波之间的干涉，可以使它们的合成能量峰值比直接从源传播到接收器的波的峰值更早出现。
它在水下对声音有效——这意味着，至少在理论上，它也可能对真空中的光波有效。而且它甚至不需要打破物理定律。
宾夕法尼亚大学声学家约翰·L·斯皮斯伯格和伍兹霍尔海洋研究所海洋学家尤金·特雷在一篇已被《物理评论E》接受发表的论文中写道：“我们证明了信息速度小于或等于真空中的光速，因此该效应不违反狭义相对论。”
这项研究源于早期对声音在水下如何表现的研究——而一切都始于鲸鱼。
研究鲸鱼在海洋中互相呼唤的研究人员，可以通过使用多个水听器录音来追踪鲸鱼的位置——基本上，信号到达每个水听器的时间使得信号三角定位成为可能。
但斯皮斯伯格及其同事发现，在某些情况下，这种方法可能产生显著误差。在2025年的一篇论文中，他们阐明了一种可以解释其中原因的现象。
如果鲸鱼离水面足够近，其叫声中的一部分声音会直接传播到水听器，而另一部分会从水面下侧反射。
如果这两个波在水听器处重叠，它们的干涉会使接收到的波的峰值发生偏移，使其看起来到达得更晚——也就是说，其有效速度比单独的直接波更慢。
此前的工作表明，干涉可能使声音看起来移动得更慢——但当斯皮斯伯格开始研究不同且更真实的脉冲形状时，他注意到了一些非凡的现象。
在适当的条件下，这种效应可能会朝相反方向起作用。
有一个脉冲直接传播，另一个脉冲从平坦表面反射。如果你恰到好处地调整它们之间的时间，干涉会重塑合成脉冲，使峰值在直接脉冲的峰值之前到达接收器。
在一项模拟中，研究人员模拟了声音在水下以每秒1500米（4920英尺）的速度传播。
他们发现，由此产生的能量峰值可能看起来以每秒1694.5米和2782.5米的速度传播——后者几乎是模拟中声速的两倍。
但关键在于：这种现象可能不仅限于声音。研究人员假定，它也应适用于真空中的光。
斯皮斯伯格和特雷写道：“我们关于电磁波中存在直接+反射路径效应的猜想，为超光速传播提供了一种机制，这种机制不同于微波隧穿、量子隧穿和反常色散。”
“这些机制产生的效应以超过真空光速的速度发生，但信息速度低于真空光速。因此，我们探索直接+反射路径效应是否也以低于真空光速的速度传递信息。”
根据狭义相对论，信息不能超过真空中的光速。但需要区分波的能量峰值和它所携带的信息。
为了测试信息速度，研究人员模拟了两个不同信号的传输，分别用1和0表示。在称为时间零点的某个点之前，两个信号相同；在时间零点，信号源切换到1或0，然后信号沿直接路径和反射路径向接收器传播。
接收器能够可靠辨别信号是1还是0的时刻，标志着新信息已成功到达目的地。
研究人员发现，这些信息的传播速度不可能比沿直接路径携带它的波更快。干涉可以将能量峰值前移，但无法在信息以传统方式传播到接收器之前，在接收器处创造信息。
然而奇怪的是，尽管干涉无法将信息推到速度极限之外，它确实给信息带来了一点速度提升。研究人员不确定原因。
下一步是通过实验来尝试——无论是用声音还是光——看看会发生什么。
斯皮斯伯格和特雷写道：“如果直接+反射路径效应对电磁波发生，并且能产生超光速速度，那么它将是其他超光速现象中最简单的方法。”
“经典物理效应有时会在量子力学中得到呼应，或许值得考虑直接+反射路径在量子世界是否存在类似现象。”
这项研究将发表在《物理评论E》上。
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