四個宇宙現象超越光速

Credit: 123RF

1.光爆

物體以超音速運動時，會產生「音爆」。所以理論上，物體以超光速運動時，也會產生類似「光爆」的現象。其實，在日常生活中，這種光爆現象肉眼可見。它被稱為「切倫科夫輻射」，在核反應堆內部呈藍光。

切倫科夫輻射之所以發光，是因為反應堆堆芯被置於水裡，以保持冷卻。在水裡，光速是真空光速的75%。然而，堆芯內部反應產生的電子在水裡的運動速度比光快。在水、玻璃等介質中，當粒子運動速度超過光速時，會產生類似音爆的衝擊波。這種光衝擊波有時呈藍色，也會在紫外線輻射下發光。

儘管這些粒子在水中的運動速度比光快，但它們並未突破29.9792萬千米/秒的宇宙速度極限。

2.無質量實體

愛因斯坦的狹義相對論稱，任何有質量的實體都無法超越光速。那麼，無質量的實體呢？儘管光子無法超越光速，但它並非宇宙中唯一的無質量實體。真空不含物質實體，也就沒有質量。所以，真空可以超越光速。

物理學家認為，在宇宙大爆炸發生後，存在一個「暴漲」階段——宇宙在萬億分之一秒內極速膨脹，速度比光速快得多。

3.量子糾纏

根據量子理論，兩個糾纏粒子即便相隔幾億光年，也能夠瞬間相互影響。這個速度可以超越光速。愛因斯坦曾認為，這恰恰證偽了量子理論，因為沒有東西能夠超越光速。

1953年，愛因斯坦、波多爾斯基和羅森提出了一個思想實驗，試圖證偽量子理論。但諷刺的是，這篇論文反而為「EPR悖論」打下基礎——該悖論描述了量子糾纏的這種瞬時交流現象。

4.蟲洞

既然任何有質量的實體皆無法超越光速，那麼我們也可以跟星際旅行說拜拜了。然而，1915年，愛因斯坦又通過廣義相對論給我們帶來一絲曙光。若想打破光速限制，唯一的可行方法或許就是時空扭曲，俗稱「蟲洞」。理論上，蟲洞能使物體打破光速限制，在極短時間裡穿過遙遠距離。

1988年，理論物理學家基普·索恩利用愛因斯坦的相對論方程式，預測蟲洞保持開放的可能性。他表示，蟲洞保持開放需要「奇異物質」的支撐。科學家曾在實驗室里製造出奇異物質，但數量很少。

當時，他呼籲物理學界研究宇宙中是否存在足夠的奇異物質使蟲洞保持開放。如今，三十年過去了，物理學家進行了大量研究，但依然未能揭曉答案。目前，雖然情況不太樂觀，但我們離終極答案還很遠。

本文譯自 sciencealert，由譯者 蛋花 基於創作共用協議(BY-NC)發布。
原作者：JESSICA ORWIG

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