當(dāng)然是光速！這是宇宙中所有物質(zhì)和信息的極限速度，沒有之一，只有之最。光的速度在真空中可以達(dá)到每秒約30萬(wàn)千米，想象一下，是不是極快?。恳赃@樣的速度到達(dá)月球不費(fèi)吹灰之力。當(dāng)然對(duì)于光速來言，不同的介質(zhì)會(huì)產(chǎn)生不同的限制，但真正的光速依然沒有變化。
光速是指光在真空中的傳播速度，其精確值為299792458米每秒（約等于30萬(wàn)千米每秒）。它是宇宙中最快的速度，沒有之一。根據(jù)阿爾伯特·愛因斯坦的狹義相對(duì)論，它是一種速度的上限值，宇宙中的任何物質(zhì)能量信息的運(yùn)行都不能超過這個(gè)上限值。有時(shí)候，物質(zhì)、能量或信息似乎會(huì)超光速運(yùn)行，但這只是一種錯(cuò)覺。光在介質(zhì)中傳播的速度變慢，也是一種類似的錯(cuò)覺。
光從離開太陽(yáng)表面算起，需大約8分17秒才能到達(dá)地球。圖：LucasVB
根據(jù)狹義相對(duì)論，一個(gè)靜止質(zhì)量為m和速度為v的物體，其含有的能量由γmc2給出，其中γ是上段文字定義的洛倫茲因子。當(dāng)v為零時(shí)，γ就會(huì)等于1，從而得到著名的質(zhì)能轉(zhuǎn)換公式E=mc2。當(dāng)v接近c(diǎn)時(shí)，γ因子會(huì)趨于無窮大，并且需要無窮大的能量才來把具有質(zhì)量的物體加速到光速。光速是具有正靜止質(zhì)量物體的速度上限，并且單個(gè)光子的傳播速度不能比光速更快。這是在相對(duì)論能量和動(dòng)量的許多實(shí)驗(yàn)中得以證實(shí)的結(jié)果。
洛倫茲因子γ作為速率v的函數(shù)。因子從1開始，并隨著v趨向c而趨向無限大。圖：Graph created with KmPlot, edited with Inkscape Trassiorf
更一般地說，信息或能量通常不可能比c傳播速度還快。對(duì)此的一個(gè)論據(jù)來自狹義相對(duì)論的一種反直覺效應(yīng)，即相對(duì)同時(shí)（Relativity of simultaneity）。如果兩個(gè)事件A和B之間的空間距離大于它們之間的時(shí)間間隔乘以c，則存在A先于B、B先于A的參考系、以及它們同時(shí)存在的參考系。
因此，如果某物相對(duì)于慣性參照系比c移動(dòng)得更快，那么相對(duì)于另一參照系，它將在時(shí)間上向后移動(dòng)，這樣一來將會(huì)違反因果關(guān)系。在這種參照系中，在其“起因”之前就可以被觀察到其“結(jié)果”。這種違反因果關(guān)系的行為從來沒有觀測(cè)到過，如果有的話，這將會(huì)導(dǎo)致一些悖論（Paradox），比如快子電話（Tachyonic antitelephone）。
在紅色參考系中，事件A發(fā)生在事件B之前；在綠色參考系中，兩者同時(shí)發(fā)生；在藍(lán)色參考系中，A發(fā)生在B之后。圖：Army1987 created the original PNG file; Acdx converted it to SVG.
在某些情況下，物質(zhì)，能量或信息的傳播速度似乎比c傳播的速度更快，但事實(shí)并非如此。例如，在介質(zhì)部分中光傳播的許多波速可以超過c值。又例如，X射線通過大多數(shù)玻璃的相速度通?？梢猿^c值，但是相速度不能決定光波傳遞信息的整體速度。
如果激光束快速掃過一個(gè)遠(yuǎn)處的物體，那么光點(diǎn)的移動(dòng)速度可能比c更快。然而，唯一移動(dòng)的物理實(shí)體是激光器及其發(fā)射的光，其以速度c從激光器傳播到光點(diǎn)的不同位置。類似地，投影到遠(yuǎn)處的物體上的陰影可以在時(shí)間延遲之后比c移動(dòng)得更快。在這些的任何情況下，所有的物質(zhì)、能量或信息的傳播速度都沒有超過c值。
在參考系中兩個(gè)物體之間距離的變化率(它們的閉合速度)可能會(huì)超過c值。然而，這并不能代表著在單個(gè)慣性系中測(cè)量的任何單個(gè)物體的速度。
某些量子效應(yīng)似乎是瞬時(shí)傳遞的，因此可以比c更快，如EPR悖論（愛因斯坦-波多爾斯基-羅森佯謬）。一個(gè)例子涉及兩個(gè)粒子可以糾纏的量子態(tài)。直到觀測(cè)到任何一個(gè)粒子，它們都以兩個(gè)量子態(tài)的疊加形式存在。如果粒子被分離并且觀察到一個(gè)粒子的量子狀態(tài)，則可以瞬時(shí)地確定另一個(gè)粒子的量子狀態(tài)(即，比光從一個(gè)粒子傳播到另一個(gè)粒子的速度更快)。然而，當(dāng)觀察第一個(gè)粒子時(shí)，我們不可以控制第一個(gè)粒子的量子態(tài)，因此不能以這種方式來進(jìn)行超光速傳輸信息。
預(yù)測(cè)快于光速出現(xiàn)的另一個(gè)量子效應(yīng)被稱為哈特曼效應(yīng)：在某些條件下，不管勢(shì)壘的厚度如何，虛粒子（Virtual particle）穿越勢(shì)壘（量子穿隧效應(yīng)）所需的時(shí)間是恒定的。這樣的結(jié)果可能是導(dǎo)致虛粒子以比光更快的速度穿過大間隙。但是，使用此效果也不能發(fā)送任何信息。
在某些天體中可以看到所謂的超光速運(yùn)動(dòng)，例如射電星系和類星體的相對(duì)論性噴流（Relativistic jet）。然而，這些噴流物質(zhì)的移動(dòng)速度并不會(huì)超過光速：表觀上我們所見的超光速運(yùn)動(dòng)是由物體在光速附近移動(dòng)并以小角度接近地球而產(chǎn)生的一種投影效應(yīng)。因?yàn)楫?dāng)噴流距離我們更遠(yuǎn)時(shí)，它所發(fā)射的光將會(huì)花費(fèi)更長(zhǎng)的時(shí)間才能到達(dá)地球。因此在地球觀測(cè)這兩束光的時(shí)間間隔比它們實(shí)際發(fā)出的時(shí)間間隔更短，噴流的速度也就顯得更高。
在宇宙膨脹的模型中，星系之間相互離得越遠(yuǎn)，其速度也就越快。這種后退不是由于通過空間的運(yùn)動(dòng)，而是由空間本身的膨脹造成的。例如，遠(yuǎn)離地球的星系似乎正以與其距離成比例的速度遠(yuǎn)離地球。在稱為哈勃球的邊界之外，它們與地球的距離增加速率會(huì)大于光速。
光錐是閔可夫斯基時(shí)空下能夠與一個(gè)單一事件通過光速存在因果聯(lián)系的所有點(diǎn)的集合。圖：YanTTO
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文章作者：天文在線
審核人員：獨(dú)角獸
最終審核：零度星系
編輯用時(shí)：2018年12月17日 -2018年12月18日（花費(fèi)時(shí)長(zhǎng)：約3個(gè)小時(shí)）
審核用時(shí)：
最后更新：2019年3月18日星期一
排版：零度星系
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