當然是光速！這是宇宙中所有物質和信息的極限速度，沒有之一，隻有之最。光的速度在真空中可以達到每秒約30萬千米，想象一下，是不是極快！？以這樣的速度到達月球不費吹灰之力。當然對于光速來言，不同的介質會産生不同的限制，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，其精确值為299792458米每秒（約等于30萬千米每秒）。它是宇宙中最快的速度，沒有之一。根據阿爾伯特·愛因斯坦的狹義相對論，它是一種速度的上限值，宇宙中的任何物質能量信息的運行都不能超過這個上限值。有時候，物質、能量或信息似乎會超光速運行，但這隻是一種錯覺。光在介質中傳播的速度變慢，也是一種類似的錯覺。

光從離開太陽表面算起，需大約8分17秒才能到達地球。圖：LucasVB

速度的上限

根據狹義相對論，一個靜止質量為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v為零時，γ就會等于1，從而得到著名的質能轉換公式E=mc2。當v接近c時，γ因子會趨于無窮大，并且需要無窮大的能量才來把具有質量的物體加速到光速。光速是具有正靜止質量物體的速度上限，并且單個光子的傳播速度不能比光速更快。這是在相對論能量和動量的許多實驗中得以證實的結果。

洛倫茲因子γ作為速率v的函數。因子從1開始，并随着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。對此的一個論據來自狹義相對論的一種反直覺效應，即相對同時（Relativity of simultaneity）。如果兩個事件A和B之間的空間距離大于它們之間的時間間隔乘以c，則存在A先于B、B先于A的參考系、以及它們同時存在的參考系。

因此，如果某物相對于慣性參照系比c移動得更快，那麼相對于另一參照系，它将在時間上向後移動，這樣一來将會違反因果關系。在這種參照系中，在其“起因”之前就可以被觀察到其“結果”。這種違反因果關系的行為從來沒有觀測到過，如果有的話，這将會導緻一些悖論（Paradox），比如快子電話（Tachyonic antitelephone）。

在紅色參考系中，事件A發生在事件B之前；在綠色參考系中，兩者同時發生；在藍色參考系中，A發生在B之後。圖：Army1987 created the original PNG file; Acdx converted it to SVG.

比光速更快的觀測和實驗

在某些情況下，物質，能量或信息的傳播速度似乎比c傳播的速度更快，但事實并非如此。例如，在介質部分中光傳播的許多波速可以超過c值。 又例如，X射線通過大多數玻璃的相速度通常可以超過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遠處的物體，那麼光點的移動速度可能比c更快。然而，唯一移動的物理實體是激光器及其發射的光，其以速度c從激光器傳播到光點的不同位置。類似地，投影到遠處的物體上的陰影可以在時間延遲之後比c移動得更快。在這些的任何情況下，所有的物質、能量或信息的傳播速度都沒有超過c值。

在參考系中兩個物體之間距離的變化率(它們的閉合速度)可能會超過c值。然而，這并不能代表着在單個慣性系中測量的任何單個物體的速度。

某些量子效應似乎是瞬時傳遞的，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）。一個例子涉及兩個粒子可以糾纏的量子态。直到觀測到任何一個粒子，它們都以兩個量子态的疊加形式存在。如果粒子被分離并且觀察到一個粒子的量子狀态，則可以瞬時地确定另一個粒子的量子狀态(即，比光從一個粒子傳播到另一個粒子的速度更快)。然而，當觀察第一個粒子時，我們不可以控制第一個粒子的量子态，因此不能以這種方式來進行超光速傳輸信息。

預測快于光速出現的另一個量子效應被稱為哈特曼效應：在某些條件下，不管勢壘的厚度如何，虛粒子（Virtual particle）穿越勢壘（量子穿隧效應）所需的時間是恒定的。這樣的結果可能是導緻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送任何信息。

在某些天體中可以看到所謂的超光速運動，例如射電星系和類星體的相對論性噴流（Relativistic jet）。 然而，這些噴流物質的移動速度并不會超過光速：表觀上我們所見的超光速運動是由物體在光速附近移動并以小角度接近地球而産生的一種投影效應。因為當噴流距離我們更遠時，它所發射的光将會花費更長的時間才能到達地球。因此在地球觀測這兩束光的時間間隔比它們實際發出的時間間隔更短，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，其速度也就越快。這種後退不是由于通過空間的運動，而是由空間本身的膨脹造成的。例如，遠離地球的星系似乎正以與其距離成比例的速度遠離地球。在稱為哈勃球的邊界之外，它們與地球的距離增加速率會大于光速。

光錐是闵可夫斯基時空下能夠與一個單一事件通過光速存在因果聯系的所有點的集合。圖：YanTTO

如有相關内容侵權，請于三十日以内聯系作者删除

轉載還請取得授權，并注意保持完整性和注明出處

更多精彩资讯请关注tft每日頭條，我们将持续为您更新最新资讯!