物理学中的超光速真的存在吗?超过光速会发生什么事?

相信不少的人都会认为,超光速的现象是被现代物理学否定了的,但这是一个误区。比如说狭义相对论并未否定超光速,它只是禁止有质量的普通物质被加速到光速(当然也就不能超光速了),这无疑给我们提供了巨大的想象空间。

根据狭义相对论的相关理论,1967年,美国哥伦比亚大学的物理学家查雷尔德.范伯格提出了一种名为?快子?的超光速粒子,他认为?快子?的质量为虚数,因此它表现出与普通物质完全不同的性质,即?快子?会一直以超光速运动,其能量越低,速度就越高,而要让?快子?的速度降低到光速,则需要无穷大的能量。

值得注意的是,由狭义相对论推导出的?快子?,在现代物理学的其他理论中也是允许存在的,例如在量子力学中,科学家将?快子?进行量子化后,发现了?快子?符合?费米-狄拉克统计?,可将其归类为一种费米子,而在超弦理论中,?快子?则可解释为一种高维度的现象。

因此可以说,按上述物理学的理论来讲,超光速的世界是有可能存在的。于是问题就来了,既然物理学并未否定超光速,那在超光速的世界里,会发生什么事?

想象一下,一个由?快子?组成的物体,以超光速从你眼前飞过,你会看到什么?

因为我们的眼睛是通过感受物体反射的可见光来观察到物体(可见光的速度是光速),所以当这个物体以超光速向你靠近时,你会首先看到它在近处反射的光,然后才能看到它在远处反射的光,而在这个物体远离你的时候也同样如此。

在这种情况下,你会看到这个物体突然出现在你眼前,然后瞬间分裂成两个一模一样的物体,并各自以光速沿着相反的方向运动。

这只是超光速的世界里很普通的现象,实际上在超光速的世界里,会发生更加奇怪的事情。

假设有两个人,分别是小明和小强,在他们之间可以利用超光速的?快子电话?来进行通信,当小强坐上宇宙飞船以一定的速度远离小明时,小强用?快子电话?给小明发出了一条信息,而小明在收到这条信息的同时,马上就用?快子电话?给小强回复了一条信息(不考虑延迟时间)。

在这种情况下,如果你用狭义相对论中的洛伦兹变换,来计算小明发出和收到这条信息的时间的话,你会惊讶地发现,在小明发出信息之前,就已经收到了小强回复的信息。

而最让人难以置信的是,根据狭义相对论中的?钟慢尺缩?公式计算,当一个由?快子?组成的物体,在以超光速运动时,相对于这个物体的时间流逝速度居然是负数,也就是说,在超光速的世界里,还会发生?穿越到过去?的事情!

需要指出的是,虽然上述情形非常的匪夷所思,甚至可以说是荒唐的,但是这并未打消物理学家对超光速的热情,原因很简单,就是物理学并未否定超光速。对此,有物理学家认为,宇宙中可能存在着某种未知的机制来阻止悖论的产生,又或者可以用基于时间线的平行宇宙来解释这些奇怪的事情。

尽管光速看上去很快,但在宇宙巨大的尺度下,它却显得比蜗牛还要慢,如果不能实现超光速,我们人类就很可能会被永远地困在银河系内,这实在是一件可怕的事情。因此,虽然希望渺茫,但是笔者还是真心期待科学家能够早日解开超光速的奥秘。