光速特別是超光速現(xiàn)象大家都特別關(guān)心，比如2011年歐洲粒子中心的中微子超光速現(xiàn)象公開以后，引起了極大的關(guān)注，因?yàn)閵W佩拉團(tuán)隊(duì)取得的結(jié)果比光速快0.0025%，但最后被證明是個(gè)超級(jí)烏龍！愛因斯坦的狹義相對(duì)論早就告訴我們，宇宙中不可能存在超過光速現(xiàn)象！

但其實(shí)大家都誤解了，光速不可超越只是信息傳遞不可超過光速，而與之無關(guān)的現(xiàn)象超過光速則并沒有什么問題，那么為什么不能超過光速，又有哪些超過光速的現(xiàn)象，不妨來盤點(diǎn)下！

為什么不能超過光速？

很多人一提到超光速就拿愛因斯坦的狹義相對(duì)論說事，但事實(shí)上狹義相對(duì)論的關(guān)鍵要素之一，洛侖茲變換來自于大神洛侖茲的杰作，他在1895年時(shí)提出了在運(yùn)動(dòng)方向上長度收縮的概念，來解釋1887年邁克爾遜-莫雷在以太漂移中的零結(jié)果！當(dāng)然洛侖茲的解釋是令人信服的，但很可惜他仍然在死守以太的概念，盡管當(dāng)時(shí)已經(jīng)對(duì)于光速呼之欲出，但洛侖茲失之交臂！

洛侖茲在1899年和1904年對(duì)洛侖茲變換做了補(bǔ)充和修正，并且在1904年以論文《以任意小于光速的系統(tǒng)中的電磁現(xiàn)象》中的洛侖茲變換已經(jīng)非常接近于現(xiàn)代的洛侖茲變換概念！1905年6月份，愛因斯坦拋棄了以太的概念，假設(shè)光速不變和狹義相對(duì)性原理，推出了狹義相對(duì)論！

當(dāng)然其中的長度變換仍然是洛侖茲變換，而根據(jù)洛侖茲變換則可以推出在狹義相對(duì)論之后愛因斯坦發(fā)表的《物體的慣性同它所含的能量有關(guān)嗎？》，這狹義相對(duì)論整個(gè)體系中是環(huán)環(huán)相扣的，它們的核心就是兩條基本假設(shè)，當(dāng)然其中一項(xiàng)推論也很簡單，光速不能被超越，否則將會(huì)導(dǎo)致質(zhì)量無窮大和長度變成負(fù)數(shù)......

宇宙中有哪些現(xiàn)象是超光速的？

盡管信息傳遞的速度不可超過光速，但宇宙中超光速現(xiàn)象還是非常普遍的，它們的因素各不相同，有的是不同介質(zhì)中導(dǎo)致的，有的則是不傳遞信息的現(xiàn)象！

核電站中的切倫科夫輻射

1934年前蘇聯(lián)物理學(xué)家帕維爾·阿列克謝耶維奇·契倫科夫發(fā)現(xiàn)的一種輻射，其特征是介質(zhì)中運(yùn)動(dòng)速度超過光的一種電磁輻射，所謂的光速不可超越指的是真空中的光速，而介質(zhì)中的速度（水中為0.75c）則小于真空光速，而核反應(yīng)堆中的粒子在水中的速度可以超過光速，此時(shí)切倫科夫輻射就產(chǎn)生了！

但這僅僅是在不同介質(zhì)中，看起來就像是田忌賽馬，我在真空中干不過你就在水中干掉你，而光在水中不是因?yàn)樗俣冉档土耍皇遣粩嗉ぐl(fā)再發(fā)射再激發(fā).....這光的速度明顯就降低了！

德布羅意物質(zhì)波

這就不得不提一下德布羅意獲得諾貝爾獎(jiǎng)的畢業(yè)論文了，這可能是物理史上絕無僅有的！他的理論是這樣的，根據(jù)愛因斯坦的方程，如果電子具有質(zhì)量，那么它內(nèi)稟的能量就是質(zhì)能方程預(yù)示的：

E=MC^2

當(dāng)然這里我們還得套入普朗克著名的輻射量子能量計(jì)算公式：

E=HV，那么可以推導(dǎo)出：

MC^2=E=HV，所以V=MC^2/H

所以電子就存在一個(gè)頻率，也就說電子是個(gè)波，電子居然是個(gè)波....其實(shí)所有的微觀粒子行為都是波粒二象性，這點(diǎn)大家可以去翻翻量子力學(xué)，那么當(dāng)電子以V0速度前進(jìn)時(shí)，它將伴隨一個(gè)相波：

V=C^2/V0

這個(gè)速度比光速快上很多倍，但不要著急，這個(gè)相波不傳遞任何信息，它并不違反相對(duì)論！這是德布羅意波，它的波長計(jì)算公式如下：

λ=(C^2/V0)/(MC^2/H)=H/MV0

紅點(diǎn)的速度為相速度，旅店的速度為群速度

所以它的速度比光速高很多倍，但卻不具任何傳遞信息的意義。

宇宙膨脹速度超過光速

目測(cè)這已經(jīng)被大家科普N次了，宇宙膨脹速度其實(shí)并不高，根據(jù)2013年普朗克衛(wèi)星測(cè)定的速度，大概只有67.15千米/秒·百萬秒差距，即宇宙在每隔326萬光年的距離上，膨脹速度才增加67.15千米/秒，如果將它計(jì)算到每千米上，簡直就是一個(gè)可以忽略不計(jì)的速度！

但事情就壞在宇宙實(shí)在太大了，假如按照當(dāng)前速度膨脹的話，宇宙大約在145億光年外膨脹速度超過光速！而根據(jù)對(duì)宇宙的大小與形狀評(píng)估，現(xiàn)代天文認(rèn)為宇宙是平坦且無限大的，所以這145億光年外膨脹速度超過光速就成了可能！

這個(gè)超光速仍然無法傳遞信息，是空間膨脹方向上的累積上的一個(gè)增量。

鬼魅般的量子糾纏

大家都認(rèn)為量子糾纏能夠超越光速，其實(shí)這有不小的誤解。

其實(shí)關(guān)于量子糾纏最早是從愛因斯坦的EPR佯謬中引申出來的，這是愛因斯坦攻擊玻爾對(duì)于量子論的哥本哈根解釋不完備所提出的一個(gè)思想實(shí)驗(yàn)！。1935年3月，愛因斯坦和波多爾斯基以及羅森三人共同在《物理評(píng)論》雜志上發(fā)表了一篇論文，叫做《量子力學(xué)對(duì)物理實(shí)在的描述可能是完備的嗎？》提出了這個(gè)困擾了量子論將近半個(gè)世紀(jì)的難題！我們不妨來捋一捋這個(gè)好玩的實(shí)驗(yàn)！

愛因斯坦和波多爾斯基與羅森

一個(gè)不穩(wěn)定的大粒子衰變的兩個(gè)小粒子，然后在不觀測(cè)情況下將它們移動(dòng)到宇宙的兩端，假設(shè)這種粒子有兩種分別為左右的自旋，那么當(dāng)其中一個(gè)粒子左旋時(shí)，另一個(gè)粒子必定會(huì)右旋，因?yàn)橐３挚傮w守恒嘛！

那么問題來了，此時(shí)已經(jīng)在相隔遙遠(yuǎn)的宇宙兩端，誰又能告訴這兩個(gè)粒子都必須相反自旋呢？所以愛因斯坦認(rèn)為，當(dāng)這兩個(gè)粒子在分離時(shí)狀態(tài)就已經(jīng)是確定了的，否則就會(huì)違反相對(duì)論，出現(xiàn)不可描述的超距作用！

但玻爾認(rèn)為兩個(gè)粒子在觀測(cè)尚未開展時(shí)，無論相距多遠(yuǎn)都處在疊加態(tài)，當(dāng)觀測(cè)時(shí)才會(huì)坍縮，因此距離對(duì)于這種鬼魅般的作用是不存在的！

簡單的說，玻爾認(rèn)為在觀測(cè)以前無論相距多遠(yuǎn)都是疊加態(tài)，當(dāng)觀測(cè)時(shí)才會(huì)坍縮成為兩個(gè)不同的狀態(tài)，愛因斯坦沒有和玻爾一致的量子論認(rèn)識(shí)層次，因此玻爾第一次有了一種秀才遇到兵的感覺，但玻爾只能嘲笑愛因斯坦和他認(rèn)識(shí)不在同一個(gè)層次，因?yàn)镋PR相繆的論證需要到45年后的80年代法國奧賽理論與應(yīng)用光學(xué)研究所的阿斯派克特實(shí)驗(yàn)才證明了玻爾的理論是正確的！

量子糾纏不屬于超光速，不過真正的超光速現(xiàn)象實(shí)在是司空見慣的，比如你拿支激光筆，打開后劃過月球，請(qǐng)問假如能看到光斑的話，這個(gè)光斑是否超過光速在移動(dòng)？答案是肯定的，其實(shí)這就是相波的以一種表現(xiàn)形式，你無意中非常形象的展現(xiàn)了德布羅意的相波運(yùn)動(dòng)，你應(yīng)該得“金酸梅獎(jiǎng)”！