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我们都知道光速,很多人听过一句话:真空中的光速——约30万公里/秒,是宇宙里物质

我们都知道光速,很多人听过一句话:真空中的光速——约30万公里/秒,是宇宙里物质、能量、信息传递的速度上限。但宇宙确实存在四种看上去超越光速的现象,可它们全部都不违背爱因斯坦狭义相对论,并不是实物真的在空间里超光速奔跑,有如下四种情况:

第一,宇宙空间膨胀。宇宙一直在加速膨胀,距离地球足够遥远的星系,远离我们的退行速度会超过光速。这里要分清:不是星系本身在空间中高速飞行,而是空间本身在拉伸膨胀。好比吹气球,气球表面的斑点(星系)没有跑动,是橡胶膜(空间)被撑开,斑点互相远离。这种膨胀不传递物质和信息,所以不受光速限制,也正因如此,部分遥远星系发出的光永远无法抵达地球,这也是我们晚上看到天上星星光越来越少原因。

第二,量子纠缠的瞬时关联。两个纠缠粒子,无论相隔多远,测量其中一个粒子状态,另一个粒子状态会瞬间确定,仿佛信号瞬间跨越宇宙,速度远超光速 。但量子力学有“无通信定理”,这种关联不能用来传递任何有效信息,只是量子态的同步,没有物质、信号的传输,因此不破坏相对论规则,也不能实现超光速通讯 。

第三,类星体视超光速喷流(光学错觉)。黑洞、类星体喷出高速等离子喷流,观测上会看到物质团好像以几倍光速移动。这是视觉假象:喷流几乎朝着地球方向高速飞来,接近光速。因为光传播存在时间差,我们观测到的位移是一种视觉欺骗,物质真实运动速度依旧低于真空光速,并没有真正超光速 。

第四,切伦科夫辐射。光在水、玻璃这类介质中速度会下降。带电粒子在介质里,运动速度可以超过介质内部的光速,会发出蓝色辉光,就是核反应堆水池里那片蓝光。但这里对比的是介质中的光速,不是真空光速,粒子本身依旧没有超过真空中的光速,属于介质内的特殊现象,不违反相对论。

总结关键点:相对论限制的是在空间中运动的实物、能量、信息,不能超过真空光速。上面四种现象,要么是空间本身变化,要么是视觉错觉,要么不传递信息,都属于“表观超光速”。目前没有任何实验证实:有实物粒子可以在真空中突破光速。