【簡介：】自我感覺對男女都不好聽，感覺有點中性化了，沒有那種耳目一新的感覺
大家相信有穿越時空這回事嗎?為什么啊?
超光速運動（快子）研究現(xiàn)狀 也有一些人憑著直覺、猜想或哲學(xué)的思辯對

自我感覺對男女都不好聽，感覺有點中性化了，沒有那種耳目一新的感覺

大家相信有穿越時空這回事嗎?為什么啊?

超光速運動（快子）研究現(xiàn)狀 也有一些人憑著直覺、猜想或哲學(xué)的思辯對超光速粒子（即快子）作出了種種推測。尤其現(xiàn)在出現(xiàn)了UFO（飛碟）研究熱，人們依據(jù)有關(guān)飛碟的目擊報告和其它有關(guān)報道、報告，斷定存在超光速飛行，并且也對超光速粒子作出了種種推測。所有這些推測都缺乏理論依據(jù)，沒有經(jīng)過嚴格的理論推導(dǎo)。因而這些推測、猜想所作出的結(jié)論是雜亂的，無法作一概括性的介紹?，F(xiàn)僅對其中的一些羅列如下，本文只在所引原文后附一個評注，權(quán)作是與原文作者及讀者的一個討論： 1、阿西莫夫在《你知道么？—現(xiàn)代科學(xué)中的一百個問題》（科學(xué)普及出版社 1984年）中寫到的第51個問題： 既然沒有任何東西能超過光速，人們所假定的那種運動得比光快的快子又是什么玩藝兒呢？ 愛因斯坦的狹義相對論有一個要求：我們宇宙中所存在的一切物體，都無法以超過真空中的光速的相對速度運動。單是為了迫使物體達到光速，就得花費無限多的能量，而把它推動到超過光速，就需要花費比無限多還要多的能量，這簡直是無法思議的了。 不過，讓我們暫時假定有一個物體正在以超過光速的速度運動。 光的速度是每秒約300，000公里，那么，要是有某個質(zhì)量為1公斤、長度為1厘米的物體以每秒約424，000公里的速度運動，會發(fā)生什么情況呢？如果我們應(yīng)用愛因斯坦的方程，它就會告訴我們說，這時物體質(zhì)量將等于（負的負1的平方根）公斤，它的長度將變成（負1的平方根）厘米。 換句話說，任何一個運動得比光還快的物體，都會具有必須用數(shù)學(xué)上所謂“虛數(shù)”來表示的質(zhì)量和長度。我們沒有任何辦法把用虛數(shù)表示的質(zhì)量和長度具體化，所以，大家就很容易認為，這樣的東西既然是無法想象的，它們就不會存在了。 但是，1967年，美國哥倫比亞大學(xué)的杰拉爾德·范伯格卻認為很有希望把那樣的質(zhì)量和長度具體化（范伯格并不是最先提出快子的人，這種粒子是比拉紐克和蘇達珊最先假定的，但是，范伯格推廣了這種概念）。也許，由“虛數(shù)”表示的質(zhì)量和長度只不過是一種描述具有（讓我們說是）負重力的物體的辦法—這種物體同我們這個宇宙中的物質(zhì)并不是靠萬有引力互相吸引，而是互相排斥。 范伯格把這種比光還要快的、具有虛質(zhì)量和虛長度的粒子稱為“快子”。要是我們假定這種快子能夠存在，那么，它是不是能夠按另一種方式來遵循愛因斯坦方程的要求呢？ 顯然，快子是會這樣的。我們可以描繪出比光跑得還要快，但卻遵循相對論要求的快子所構(gòu)成的整個宇宙。不過，為了使快子能夠做到這一點，在涉及能量和速度的時候，情況就會同我們通常所習(xí)慣的情況相反。 在我們這個“慢宇宙”中，不運動的物體的能量等于零，但是，當它獲得能量時，它就運動得越來越快，如果它得到的能量無限大，它就會被加速而達到光的速度。在“快宇宙”中，能量等于零的快子以無限大的速度進行運動，它所得到的能量越大，它的運動就越慢，到能量為無限大時，它的速度就降低到光速。 在我們這個慢宇宙中，一個物體在任何條件下都不能運動得比光快。而在快宇宙中，一個快子在任何條件下都不能運動得比光慢。光速是這兩個宇宙之間的界線，它是不能超越的。 但是，快子是不是真的存在呢？我們可以斷言說，有可能存在著一個并不違反愛因斯坦理論的快宇宙，不過，有可能存在并不一定就等于存在。 探測快宇宙的一種可能的途徑，就是要考慮到如果有一個快子超光速通過真空而運動，那么，在它飛過時就必定會留下一道有可能探測到的光尾跡。當然，大多數(shù)快子都飛得非?？臁裙膺€要快幾百萬倍（正像大多數(shù)普通物體都運動得非常慢，只達到光速的幾百萬分之一那樣）。 一般的快子和它們的閃光在我們能夠發(fā)現(xiàn)它們之前，早就一瞬即逝了。只有那種非常罕有的高能快子，才會以慢到接近光速的速度從我們眼前飛過。既使在這種場合下，它們飛過一公里也只需要三十萬分之一秒左右的時間，所以，要發(fā)現(xiàn)它們也是一樁極傷腦筋的任務(wù)！ 評注：從虛數(shù)的長度和質(zhì)量出發(fā)，認識到快子的相互排斥！但他們認為在快子飛過時會留下一道有可能探測到的光尾跡，不會吧？如果是這樣，快子豈不早被探測到了？他們還認為快子的速度為無窮大時質(zhì)量為零？ 2、美國的馬丁·哈威特在《天體物理學(xué)概念》（科學(xué)出版社 1981年第1版 第213、214頁）一書中這樣寫到： 當愛因斯坦首次發(fā)現(xiàn)狹義相對論概念時，他明確指出物體運動速度不可能大于光速，他認為靜質(zhì)量和能量的關(guān)系式 已經(jīng)說明，為了把物體加速到光速就需要無窮大的能量。因此如果粒子靜質(zhì)量不是零，粒子就不可能達到光速，當然更談不上超過光速。 近年來，許多研究工作者卻又提出了這個問題，他們認為連續(xù)的加速確實是無法達到光速的，但單憑這一點還不能排除超光速物質(zhì)的存在，這是通過其它手段產(chǎn)生出來的，他們把以大于光速c的速度運動的粒子稱為快子，并研究了這類實體可能具有的性質(zhì)。 主張應(yīng)該對超光速粒子存在的可能性進行研究的基本論點是：對于速度大于光速和小于光速的兩種情況，洛侖茲變換在形式上是相似的，此外變換本身并未排除快子存在的可能性。 當然變換的相似性并不意味著粒子和超光速粒子的表現(xiàn)性質(zhì)完全一樣。如果我們看一下靜質(zhì)量和能量的關(guān)系式，我們就發(fā)現(xiàn)當粒子運動速度v > c 時分母中的量就是虛數(shù)。因此如果超光速粒子的質(zhì)量（此處指靜止質(zhì)量m0）是實數(shù)，那么其能量就應(yīng)當是虛數(shù)。實際上，人們把超光速粒子的（靜止）質(zhì)量取為虛數(shù)，其主要的依據(jù)就是觀測上不能排除這樣的選擇。也許這是一種消極的途徑，但如果我們不作這種假設(shè)，我們就更難取得進展，即更沒有辦法對實驗可能取得的結(jié)果作出某些預(yù)言。 把質(zhì)量選為虛數(shù)后就能使能量E變?yōu)閷崝?shù)，同時如式 所示，動量也是實數(shù)。 現(xiàn)在把動量—能量關(guān)系式 和質(zhì)量—能量關(guān)系式結(jié)合起來，我們得到 當v變大時，看來E就會變小，在速度趨于無窮大的極限情況下能量變?yōu)榱恪５藭r動量仍為有限值，并不斷地朝| m0c|這個值逼近。 至此，我們不過是在把質(zhì)量取為虛數(shù)這一點上脫離了正統(tǒng)觀念。 人們已經(jīng)為探索快子進行了初步的實驗，但是至今還沒有探測到，不過，或許將來有一天會發(fā)現(xiàn)它們。 看來，超光速粒子不容易與通常的物質(zhì)發(fā)生相互作用，這是它的一個缺點。如果不是這樣，我們現(xiàn)在就可能已經(jīng)發(fā)現(xiàn)它們了。 評注：本文作者認為人們把快子的靜止質(zhì)量m0取為虛數(shù)是消極的，看來是出于無奈！不過把快子的靜止質(zhì)量取為虛數(shù)后，快子的動質(zhì)量 m 和能量、動量便都為實數(shù)了，因而快子便和通常的物質(zhì)具有相同的行為，所以便可以得出快子是可以探測到的結(jié)論。據(jù)此理論無法理解為什么探測不到快子，只能空嘆息“超光速粒子不容易與通常的物質(zhì)發(fā)生相互作用—這是它的一個缺點?！睂嶋H上這正是快子的一個優(yōu)點，當人們真正了解到快子以后就會發(fā)現(xiàn)，它為我們提供了一個更豐富、更生動的世界，并讓我們理解我們原來所不能理解的神秘現(xiàn)象，使人能夠更好地發(fā)揮自身所具有的潛能。 3、徐克明 甄長蔭主編的《一萬個世界之謎·物理分冊》把“光速是物質(zhì)運動速度的極限嗎？”作為一個謎： 相對論明確指出，任何物體（粒子）的速度總是小于c，最多等于c 。這個理論上的結(jié)果已被大量實驗所證實。然而，在某些問題中，也會出現(xiàn)超光速的情況。這一看來矛盾的情況，只要我們將速度概念再進一步分析一下，就可以將它們統(tǒng)一起來。 這是因為，狹義相對論只對物質(zhì)運動速度，或者說信號傳播速度和作用傳遞的速度給出了極限，它并沒有限制任何速度都不能超光速，因此，并不能排除自然界本來就存在超光速粒子的可能性。我們把小于光速的粒子叫做“慢子”，超光速的粒子叫做“快子”。自然界的粒子分成慢子、光子和快子三類。近年來，有人按靜止質(zhì)量的大小把它們分成三個類別：慢子m02 >0 ， 光子m02 =0 ，而快子m02 <0 。目前關(guān)于超光速的實驗觀測是非常令人關(guān)注的，其主要領(lǐng)域多集中在天文現(xiàn)象方面，但目前尚無具體結(jié)果。那么，自然界究竟是否存在超光速粒子呢？這還是個謎。 評注：同上文觀點相似，是一種頗具代表性的的觀點。 4、南京航空航天大學(xué)的田道鈞在《飛碟動力系統(tǒng)的研究概況與展望》中，對飛碟可能的動力原理進行了列舉，其中的一個為： 虛質(zhì)量原理 根據(jù)愛因斯坦的狹義相對論知，設(shè)物體的靜止質(zhì)量為m0 ，則其運動質(zhì)量m與速度ν的關(guān)系為 當在亞光速0＜v＜c時，有m0<+∞，即運動質(zhì)量m總是大于靜止質(zhì)量m0，并隨著v的增大而接近于光速c時，引起質(zhì)量m的無限增大，這表明任何有質(zhì)量的物體其運動速度v以光速為上限，永遠不可能達到光速，更不可能超過光速!現(xiàn)在要想實現(xiàn)星際飛行試問：宇宙間有沒有超光速運動的物體？其次，怎樣使飛碟實現(xiàn)超光速運動？為此先看，在實際觀察中，1973年澳洲科學(xué)家通過連續(xù)觀測和研究，發(fā)現(xiàn)的確有超光速運動的粒子存在，叫做“快子”，其速度以光速c為下限（這豈不與上述結(jié)論矛盾？不！因為上述結(jié)論是指“有質(zhì)量”的物體，而在宇宙中確實有些物體在靜止狀態(tài)時沒有質(zhì)量，比如構(gòu)成所有電磁輻射的基本單位的光子，引力的基本單位引力子等），其次，從理論上為了把上述公式推廣到超光速v >c的范圍（但又不與亞光速v c時，m為虛數(shù)（即把物體的質(zhì)量由原來的實數(shù)范圍相應(yīng)地推廣到了復(fù)數(shù)范圍），叫做虛質(zhì)量，這就是快子?？熳拥奶匦詾?，當其速度越慢，則其能量越大，如給快子一個推力使其能量加大，其速度反而會減小，如所給推力無限增大，其速度將趨近于光速而以光速為下限，反之當其能量越小，其速度反而越快，即在快子的運動方向給一個阻力，如通過阻滯介質(zhì)以削弱其能量，其速度反而會增大，直到其能量完全消失，其速度將接近于無窮大！據(jù)此可見，如能設(shè)計出一種轉(zhuǎn)換裝置，把飛碟及其負載的每一個亞原子粒子全都轉(zhuǎn)變成快子，即可在一瞬間飛出去而不需任何加速，其速度比光速快很多倍，并可通過調(diào)節(jié)其能量來控制速度大小,用不了幾天就可飛到另一個遙遠的星系，在那里不需任何減速，再通過轉(zhuǎn)換裝置把快子轉(zhuǎn)換成亞原子粒子，最后再還原成原來的飛碟及其負載，上述情況聽起來簡直是不可思議！但據(jù)《新民晚報》1998年1月17日報導(dǎo)，奧地利因斯布魯克實驗物理學(xué)院的科技人員，通過一個光學(xué)儀器控制盤把處于量子狀態(tài)的光子不借助于任何媒體傳輸?shù)搅硪粋€光子，初步完成了“遠距離傳物”（即把物質(zhì)轉(zhuǎn)變成光子迅速傳送到遙遠的目的地，然后再重新轉(zhuǎn)變成原來的物質(zhì)）的實驗，值得重視。 評注：將v>c直接應(yīng)用于愛因斯坦的質(zhì)量速度關(guān)系式，得到的質(zhì)量不僅是虛數(shù)，而且還是負數(shù)，田先生對此未作任何解釋，不可取。至于1973年澳洲科學(xué)家通過連續(xù)觀測和研究，發(fā)現(xiàn)的確有超光速運動的粒子存在，并未得到人們的承認，估計是下文所介紹的假超光速現(xiàn)象的一種。 5、一篇較全面介紹有關(guān)超光速問題的文章： 相對論與超光速 本文編譯自（Relativity FAQ .Philip Gibbsneo6編譯) 人們所感興趣的超光速，一般是指超光速傳遞能量或者信息。根據(jù)狹義相對論，這種意義下的超光速旅行和超光速通訊一般是不可能的。目前關(guān)于超光速的爭論，大多數(shù)情況是某些東西的速度的確可以超過光速，但是不能用它們傳遞能量或者信息。但現(xiàn)有的理論并未完全排除真正意義上的超光速的可能性。 首先討論第一種情況：并非真正意義上的超光速。 (1) 切倫科夫效應(yīng) 媒質(zhì)中的光速比真空中的光速小。粒子在媒質(zhì)中的傳播速度可能超過媒質(zhì)中的光速。在這種情況下會發(fā)生輻射，稱為切侖科夫效應(yīng)。這不是真正意義上的 超光速，真正意義上的超光速是指超過真空中的光速。 (2) 第三觀察者 如果A相對于C以0.6c的速度向東運動，B相對于C以0.6c的速度向西運動。對于C來說，A和B之間的距離以1.2c的速度增大。這種“速度”—兩個運動物體之間相對于第三觀察者的速度—可以超過光速。但是兩個物體相對于彼此的運動速度并沒有超過光速。在這個例子中，在A的坐標系中B的速度是0.88c。在B的坐標系中A的速度也是0.88c。 (3) 影子和光斑 在燈下晃動你的手，你會發(fā)現(xiàn)影子的速度比手的速度要快。影子與手晃動的速度之比等于它們到燈的距離之比。如果你朝月球晃動手電筒，你很容易就能讓 落在月球上的光斑的移動速度超過光速。遺憾的是，不能以這種方式超光速地傳遞信息。 (4) 剛體 敲一根棍子的一頭，振動會不會立刻傳到另一頭？這豈不是提供了一種超光速通訊方式？很遺憾，理想的剛體是不存在的，振動在棍子中的傳播是以聲速進行的，而聲速歸根結(jié)底是電磁作用的結(jié)果，因此不可能超過光速。(一個有趣的問題是，豎直地拎著一根棍子的上端，突然松手，是棍子的上端先開始下落還是棍子的下端先開始下落？答案是上端。) (5) 相速度 光在媒質(zhì)中的相速度在某些頻段可以超過真空中的光速。相速度是指連續(xù)的 (假定信號已傳播了足夠長的時間，達到了穩(wěn)定狀態(tài))的正弦波在媒質(zhì)中傳播一段距離后的相位滯后所對應(yīng)的“傳播速度”。很顯然，單純的正弦波是無法傳遞信息的。要傳遞信息，需要把變化較慢的波包調(diào)制在正弦波上，這種波包的傳播速度叫做群速度，群速度是小于光速的。(譯者注：索末菲和布里淵關(guān)于脈沖在媒 質(zhì)中的傳播的研究證明了有起始時間的信號[在某時刻之前為零的信號]在媒質(zhì)中的傳播速度不可能超過光速。) (6) 超光速星系 朝我們運動的星系的視速度有可能超過光速。這是一種假象，因為沒有修正從星系到我們的時間的減少(？)。 (7) 相對論火箭 地球上的人看到火箭以0.8c的速度遠離，火箭上的時鐘相對于地球上的人變慢，是地球時鐘的0.6倍。如果用火箭移動的距離除以火箭上的時間，將得到一 個“速度”是4/3 c。因此，火箭上的人是以“相當于”超光速的速度運動。對于火箭上的人來說，時間沒有變慢，但是星系之間的距離縮小到原來的0.6倍，因此他們也感到是以相當于4/3 c的速度運動。這里問題在于這種用一個坐標系的距離除以另一個坐標系中的時間所得到的數(shù)不是真正的速度。 (8) 萬有引力傳播的速度 有人認為萬有引力的傳播速度超過光速。實際上萬有引力以光速傳播。 (9) EPR悖論 1935年Einstein,Podolski和Rosen發(fā)表了一個理想實驗試圖表明量子力學(xué)的不完全性。他們認為在測量兩個分離的處于entangled state的粒子時有明顯的超距作用。Ebhard證明了不可能利用這種效應(yīng)傳遞任何信息，因此超光速通信不存在。但是關(guān)于EPR悖論仍有爭議。 (10) 虛粒子 在量子場論中力是通過虛粒子來傳遞的。由于海森伯不確定性這些虛粒子可以以超光速傳播，但是虛粒子只是數(shù)學(xué)符號，超光速旅行或通信仍不存在。 (11) 量子隧道 量子隧道是粒子逃出高于其自身能量的勢壘的效應(yīng)，在經(jīng)典物理中這種情況不可能發(fā)生。計算一下粒子穿過隧道的時間，會發(fā)現(xiàn)粒子的速度超過光速。一群物理學(xué)家做了利用量子隧道效應(yīng)進行超光速通信的實驗：他們聲稱以4.7c的速度穿過11.4 cm 寬的勢壘傳輸了莫扎特的第40交響曲。當然，這引起了很大的爭議。大多數(shù)物理學(xué)家認為，由于海森伯不確定性，不可能利用這種量子效應(yīng)超光速地傳遞信息。如果這種效應(yīng)是真的，就有可能在一個高速運動的坐標系中利用類似裝置把信息傳遞到過去。 Terence Tao認為上述實驗不具備說服力。信號以光速通過11.4cm的距離用不了0.4納秒，但是通過簡單的外插就可以預(yù)測長達1000納秒的聲信號。因此需要在更遠距離上或者對高頻隨機信號作超光速通信的實驗。 (12) 卡西米(Casimir)效應(yīng) 當兩塊不帶電荷的導(dǎo)體板距離非常接近時，它們之間會有非常微弱但仍可測量的力，這就是卡西米效應(yīng)?？ㄎ髅仔?yīng)是由真空能(vacuum energy)引起的。 Scharnhorst的計算表明，在兩塊金屬板之間橫向運動的光子的速度必須略大于光速。但進一步的理論研究表明不可能利用這種效應(yīng)進行超光速通信。 (13) 宇宙膨脹 哈勃定理說：距離為D的星系以HD的速度分離。H是與星系無關(guān)的常數(shù)，稱為哈勃常數(shù)。距離足夠遠的星系可能以超過光速的速度彼此分離，但這是相對于第三觀察者的分離速度。 (14) 月亮以超光速的速度繞著我旋轉(zhuǎn)！ 當月亮在地平線上的時候，假定我們以每秒半周的速度轉(zhuǎn)圈兒，因為月亮離 我們385，000公里，月亮相對于我們的旋轉(zhuǎn)速度是每秒121萬公里，大約是光速的四倍多！這聽起來相當荒謬，因為實際上是我們自己在旋轉(zhuǎn)，卻說是月亮繞著我們轉(zhuǎn)。但是根據(jù)廣義相對論，包括旋轉(zhuǎn)坐標系在內(nèi)的任何坐標系都是可用的，這難道不是月亮以超光速在運動嗎？ 問題在于，在廣義相對論中，不同地點的速度是不可以直接比較的。月亮的速度只能與其局部慣性系中的其它物體相比較。實際上，速度的概念在廣義相對論中沒多大用處，定義什么是“超光速”在廣義相對論中很困難。在廣義相對論中，甚至“光速不變”都需要解釋。愛因斯坦自己在《相對論：狹義與廣義理論》 第76頁說“光速不變”并不是始終正確的。當時間和距離沒有絕對的定義的時候， 如何確定速度并不是那么清楚的。 盡管如此，現(xiàn)代物理學(xué)認為廣義相對論中光速仍然是不變的。當距離和時間單位通過光速聯(lián)系起來的時候，光速不變作為一條不言自明的公理而得到定義。 在前面所說的例子中，月亮的速度仍然小于光速，因為在任何時刻，它都位于從它當前位置發(fā)出的未來光錐之內(nèi)。 (15) 明確超光速的定義 四維時空中的一個點表示的是一個“事件”，即三個空間坐標加上一個時間坐標。任何兩個“事件”之間可以定義時空距離，它是兩個事件之間的空間距離的平方減去其時間間隔與光速的乘積的平方再開根號。狹義相對論證明了這種時空距離與坐標系無關(guān)，因此是有物理意義的。 時空距離可分三類：類時距離：空間間隔小于時間間隔與光速的乘積；類光距離：空間間隔等于時間間隔與光速的乘積時的情況相矛盾），當取v>