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超光速存在嗎（超光速筆記本評測）

宇宙中確實(shí)存在超光速現(xiàn)象

回答這個問題之前，先弄明白光速的概念。

顧名思義，光速就是光的傳播速度。值得注意的是，光的傳播雖然不需要介質(zhì)，但光在不同介質(zhì)中的傳播速度并不同。

光在真空中的傳播速度約為30萬千米每秒，那是宇宙中最快的速度，任何有靜止質(zhì)量的物體的速度都不能達(dá)到或者超過他。光在空氣中的傳播速度接近真空中的傳播速度，在一些透明介質(zhì)中的傳播速度更慢。比如光在純水中的傳播速度僅為真空中傳播速度的75%，光在玻璃中的傳播速度不到真空中傳播速度的65%。

（如圖所示，一束激光穿過水時(shí)速度會變慢）

因此我們在談及光速時(shí)，要指明光在何種介質(zhì)中傳播。不過我們通常所說的光速都是指光在真空中的速度。

真空中的光速是一個常數(shù)，并不會隨著光源和觀察者的相對運(yùn)動而發(fā)生改變，在任何參考系下測量的光速都是一樣的。這就是光速不變原理。

通過上面的介紹，物質(zhì)確實(shí)存在超光速的可能。

我們知道微觀粒子由于質(zhì)量較小，運(yùn)動速度通常都很快，有的甚至非常接近光速。當(dāng)光在某些介質(zhì)中的傳播速度很低時(shí)，而一些粒子在該介質(zhì)中的傳播速度就有可能超越媒介中的光速。

當(dāng)發(fā)生這種情況時(shí)，就會產(chǎn)生切倫科夫輻射，我們將此稱之為切倫科夫效應(yīng)。從核反應(yīng)堆射出來的一些高能電子在水中的運(yùn)動速度就比水中的光速快，發(fā)生此種情況時(shí)，我們就能從核反應(yīng)堆的水池中看到淺藍(lán)色的輝光，這就是切倫科夫輻射。

（上圖為核反應(yīng)堆水池中的切倫科夫輻射，圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

雖然說真正意義上的超光速是指超過真空中的光速，但這種超光速現(xiàn)象也是確實(shí)存在的。

不得不提的兩大超光速現(xiàn)象

1，處于糾纏狀態(tài)的粒子之間的感應(yīng)速度

兩個處在糾纏狀態(tài)的粒子間存在相互感應(yīng)，他們之間的感應(yīng)速度就是超光速的。理論上來說，即使相隔一光年，兩個處于糾纏狀態(tài)的粒子的相互作用也是瞬間完成的。目前科學(xué)家們還并沒有弄清這背后的原理。

2，宇宙空間的超光速膨脹

我們的宇宙起源于一次大爆炸，在大爆炸初期，時(shí)空就是以超光速狀態(tài)膨脹的。我們宇宙的年齡有138億年，可觀測宇宙的半徑卻有460億光年，這就是宇宙時(shí)空超光速膨脹的結(jié)果。由于時(shí)空的超光速膨脹，以至于遙遠(yuǎn)星系發(fā)出的光永遠(yuǎn)也到不了我們的視野。

根據(jù)觀測，目前的宇宙正在加速膨脹，目前的科學(xué)觀點(diǎn)認(rèn)為是暗能量在驅(qū)使宇宙加速膨脹。

小結(jié)：以上兩種超光速現(xiàn)象并不是物質(zhì)的運(yùn)動速度超過真空中的光速。

物質(zhì)的運(yùn)動速度并不能超過真空中的光速

在宇宙中只有靜止質(zhì)量為0的粒子的運(yùn)動速度才能超達(dá)到光速，光的靜止質(zhì)量就為0。光子從產(chǎn)生時(shí)，初速度就為真空中的光速，在介質(zhì)中傳播時(shí)速度才會降低。

根據(jù)相對論，任何有質(zhì)量的物體在加速運(yùn)動過程中質(zhì)量都會發(fā)生增長，當(dāng)物體的速度越接近光速時(shí)，這種增長效應(yīng)就越明顯。也就是說物體的運(yùn)動速度越快，就越難對其進(jìn)行加速，加速時(shí)消耗的能量也就越大。當(dāng)物體的速度達(dá)到光速時(shí)，就具有無窮的質(zhì)量和能量，這在現(xiàn)實(shí)中是不可能存在的。事實(shí)上當(dāng)物體的運(yùn)動速度超過一定臨界值時(shí)，物體就會坍縮成黑洞。

由此可見，有質(zhì)量的物體的運(yùn)動速度不僅不能超過光速，根本達(dá)不到光速。

高速運(yùn)動狀態(tài)下速度的合成

假設(shè)甲、乙兩艘飛船各自相對于觀察者以0.9倍的光速相背而行，且甲、乙的運(yùn)動方向在同一直線上，若按日常經(jīng)驗(yàn)來看，兩艘飛船的相對運(yùn)動速度已經(jīng)達(dá)到8倍光速了，這樣的邏輯在經(jīng)典物理學(xué)上是沒問題的。

可事實(shí)并不是這樣的，這兩艘飛船的相對速度并沒有超過光速。

高速運(yùn)動（接近光速）狀態(tài)下，基于牛頓絕對時(shí)空觀的伽利略變換已經(jīng)不適用了，我們需要用到洛倫茲變換。洛倫茲變換描述的是不同參考系下速度的疊加。根據(jù)相對論速度變換公式u=(u1+u2)/(1+(u1u2)/c^2)，我們可以得出上述例子中兩艘飛船的相對速度只有0.9945倍的光速。

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