1905年，當(dāng)愛因斯坦在狹義相對(duì)論中提出光速不變?cè)頃r(shí)，他也給光的速度設(shè)了一個(gè)上限：299,792,458米每秒，這樣的速度每秒足以繞地球八圈。
但這并不是故事的全部。事實(shí)上，這僅僅是開始。
在愛因斯坦之前，質(zhì)量和能量是被區(qū)分對(duì)待的。直到1905年，愛因斯坦改變了物理學(xué)家看待宇宙的方式。
愛因斯坦的狹義相對(duì)論將質(zhì)量和能量緊緊地聯(lián)系在了一起，并寫下了一個(gè)非常簡(jiǎn)潔優(yōu)美的公式:
這個(gè)公式預(yù)測(cè)了沒有任何物體可以運(yùn)行的跟光一樣快，更不用說超光速了。
科學(xué)家只有在粒子加速器內(nèi)才能實(shí)現(xiàn)接近光速，比如在歐洲粒子中心的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)。利用加速器，科學(xué)可以把粒子加速至99.99%的光速，但是，這些粒子永遠(yuǎn)也不可能達(dá)到宇宙的速度極限。為什么呢？
如果要把粒子加速到光速，就必須對(duì)它施加無窮大的能量，這就意味著質(zhì)量也會(huì)變的無窮大，這很明顯是不可能的?；蛟S你會(huì)問，光不就以光速在真空中傳播嗎？那是因?yàn)椋M成光的光子并沒有質(zhì)量。
然而物理學(xué)家的確找到有一些實(shí)體可以超光速，但同時(shí)又不違反狹義相對(duì)論。
【切倫科夫輻射】
我們都知道，當(dāng)一個(gè)物體運(yùn)動(dòng)比聲音還快的時(shí)候，就會(huì)產(chǎn)生音爆。那么，理論上，如果有什么東西可以運(yùn)動(dòng)的比光速還快，那么理應(yīng)產(chǎn)生類似的“光爆”現(xiàn)象。
事實(shí)上，在日常生活中的一些儀器中，你就可以看到光爆的發(fā)生。這樣的現(xiàn)象被稱為切倫科夫輻射，這種輻射在核反應(yīng)堆中會(huì)發(fā)出藍(lán)輝光。
這種輻射是由蘇維埃科學(xué)家帕維爾·阿列克謝耶維奇·切倫科夫于1934年發(fā)現(xiàn)的，他因該發(fā)現(xiàn)被授予1958年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
切倫科夫輻射之所以會(huì)發(fā)光是因?yàn)楹朔磻?yīng)堆被置于水下。在水下，光僅以0.75的光速在傳播，但是在核反應(yīng)堆里被制造的電子在水中會(huì)以超過光速的速度運(yùn)行。
帶電粒子如果在介質(zhì)（水或玻璃）中以超光速在傳播時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生沖擊波，這些沖擊波就會(huì)發(fā)出藍(lán)輝光，但是有時(shí)候也可以發(fā)出紫外光。
很明顯，雖然這些粒子在介質(zhì)中的運(yùn)行速度超過光速，但是并沒有打破宇宙的極限速度：299，792，458米每秒。
【當(dāng)規(guī)則不再適用】
愛因斯坦的狹義相對(duì)論表示，任何帶質(zhì)量的物體都不能超過光速，從目前來看，我們的宇宙的確服從這個(gè)規(guī)則。但是，如果有些東西并沒有質(zhì)量.....
我們已經(jīng)知道，光子本身以光速傳播，那是因?yàn)樗⒉痪哂匈|(zhì)量。難道宇宙中只有光子沒有質(zhì)量？上個(gè)世紀(jì)，物理學(xué)家根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)模型認(rèn)為中微子也沒有質(zhì)量，但是后來發(fā)現(xiàn)中微子也包含著少許的質(zhì)量。幾年前，意大利的一個(gè)粒子實(shí)驗(yàn)中心因?yàn)閮x器的問題居然探測(cè)出中微子以超光速傳播。這邊并不是想說中微子。
宇宙中除了光子是否還有其它沒有質(zhì)量的實(shí)體呢？根據(jù)定義，在宇宙中空的空間中沒有包含任何物質(zhì)，所以也沒有質(zhì)量。這就意味著不包含任何物質(zhì)的真空可以膨脹的比光速還快。這樣的情形發(fā)生在大爆炸后的暴漲時(shí)期，暴漲理論是1980年代阿蘭·古斯和安德烈·林德提出的一個(gè)理論。暴漲是在一個(gè)極短的時(shí)間內(nèi)，宇宙以超光速膨脹的一個(gè)時(shí)期。
【鬼魅般的超距作用】
量子糾纏聽起來好像很復(fù)雜和嚇人，但其實(shí)只不過是亞原子粒子之間的相互交流。
如果兩個(gè)電子非常靠近，根據(jù)量子理論，它們可以很和諧的振動(dòng)?，F(xiàn)在，如果把兩個(gè)電子分開至光年的距離，它們?nèi)匀粫?huì)保持及時(shí)的交流。如果你輕微的搖晃一個(gè)電子，另一個(gè)電子會(huì)“立即”感應(yīng)到這個(gè)電子的振動(dòng)，這里的立即意味著超光速。
愛因斯坦認(rèn)為這是量子力學(xué)不完備的一個(gè)證據(jù)，因?yàn)檫@種瞬時(shí)感應(yīng)違反了速度的極限。為此，愛因斯坦、波多爾斯基和羅森一起提出了一個(gè)思想實(shí)驗(yàn)來證明量子力學(xué)的錯(cuò)誤，該思想實(shí)驗(yàn)被成為EPR悖論。他稱量子糾纏為“鬼魅般的超距作用”?，F(xiàn)如今，量子糾纏已經(jīng)成為了研究量子密碼的基礎(chǔ)。
【星際旅行的利器】
蟲洞這個(gè)概念主要是通過《星際穿越》這部電影走進(jìn)大眾的視線中。
雖然愛因斯坦在狹義相對(duì)論中對(duì)星際旅行設(shè)下了一個(gè)巨大速度障礙，但是他在1915年發(fā)表的廣義相對(duì)論則為星際旅行帶來了全新的希望。
狹義相對(duì)論將質(zhì)量和能量聯(lián)姻，而廣義相對(duì)論則將時(shí)間和空間編織在一起。
唯一能夠打破光速障礙的可行方法或許是通過廣義相對(duì)論將時(shí)空扭曲，這樣的扭曲也就是所謂的“蟲洞”。在理論上，通過彎曲時(shí)空，可以連接兩個(gè)相距甚遠(yuǎn)的地方，從而實(shí)現(xiàn)突破宇宙速度極限，在短時(shí)間內(nèi)就可進(jìn)行星際旅行。
1988年，理論物理學(xué)家基普·索恩，也就是星際穿越的科學(xué)顧問，利用愛因斯坦的廣義相對(duì)論方程語言了蟲洞對(duì)時(shí)空旅行的可行性。但是，為了可以實(shí)現(xiàn)蟲洞旅行，這些蟲洞需要一些非常奇異的物質(zhì)使他們之間能夠打開連通通道?；铡に鞫髟凇缎请H穿越》一書中寫道，感謝量子物理定律的詭異，這樣的奇異物質(zhì)是可以存在的。
當(dāng)索恩在1988年發(fā)表穩(wěn)定蟲洞的理論時(shí)，他呼吁物理界幫助他一起來確定這樣的奇異粒子是否可以在宇宙中存在，以支持蟲洞的可行性。
30年來，蟲洞的研究吸引了許多的物理學(xué)家投身其中，但是，我們?nèi)匀徊恢来鸢浮，F(xiàn)在，事情看起來并不是很妙，我們離最終答案還有很長(zhǎng)的一段路要走。
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