Question

宇宙中有超过光速的速度存在吗？

Answer 1

光速被认为是宇宙中的极限速度，任何物体都无法超越光速。但在现实生活当中，宇宙中却存在着一些超光速的现象，打破了我们科学家们原有的认知。

众所周知，速度是代表物体运动快慢的一个物理量，从理论上来说，速度应该是无限的。

但在爱因斯坦的相对论中有这样描述：“一个有质量的物体，它的速度是有限的，速度可以无限地接近光速，但是却永远都无法达到光速”。

对于光速不可超越的这一说法来源于爱因斯坦的狭义相对论，在狭义相对论中，任意一个物体的速度只能无限接近光速，无法超越。

也可以理解为，对于有静止质量的物体来说，不管它的质量是多少，都只能无限接近于光速，但是不可能达到光速。

为什么会这样呢？其实这在爱因斯坦的质能方程E=MC²中就有很好的解释，E表示一个物体所拥有的能量，M代表物体的质量，C代表着光速。从这个方程式中我们可以看出，能量与质量存在着一定的比例关系，质量越大能量也就越大。

反过来，物体的能量越大它的质量也就越大，其中也包括动能。换句话说，如果一个物体要想达到光速，随着速度越来越接近光速，质量也将会变得巨大。

比如当一艘宇宙飞船以90%的光速飞行，那它此时的质量是飞船相对静止时的两倍，这也意味着引擎必须加倍输出才能使飞船加速前进，因此飞船的速度越高，其能量也就越高，质量也会变得越大，此时飞船内的一切也会变得越来越重，这就是质增效应。

再来看牛顿的速度叠加公式，如果火车以4/5倍的光速运动，而火车上有一个人在以3/5倍光速在车上走，那么地面上看来：火车上人的速度应该是4/5+3/5，即8/5倍光速，大于光速。

但当火车以接近光速运动的时候，在车上的人自己感觉一切正常，不过从地面上视角来看，发现车上的人移动速度非常慢，所以车上的人在往前走，而在地面看来，根本不是3/5倍光速，而是远远比这个速度小很多。

在这个时候，车上的一切物理变化，化学变化等，其实在地面上的人看来都是非常缓慢的，因此地面上的人看火车上的人最终速度应该是等于4/5倍光速加一个远远小于8/5倍光速，总速度还是小于光速！

对于光速不可超越，更精确一点来说，是任何有能量和信息的传递速度不能够超过光速。

一、宇宙膨胀速度

根据推测，目前我们宇宙的年龄为138.2亿年，而我们可观测宇宙的半径达到了460亿光年，也就是说在过去的138.2亿年中，宇宙至少膨胀了460亿光年。

这样计算的话，在过去的138.2亿年中，宇宙膨胀的平均速度至少为光速的3.32倍。也正是由于宇宙的超光速膨胀才使得现在宇宙的可观测直径达到了920亿光年。

二、量子纠缠

所谓的“量子纠缠”指的是，两个粒子在互相纠缠的状态之下，不管这两个粒子相距的距离是有多么遥远，其中的一个粒子做出什么动作的同时，另一个粒子也会相应的没有延迟的做相同动作。因此，距离对于这两个处于互相纠缠的粒子来说根本不是问题，而它们之间的联系机制也远远的超越了光速。

三、虫洞理论

虫洞这个概念最早是在1916年由奥地利的一位物理学家提出来的，又被称为爱因斯坦—罗森桥，是指宇宙中一种奇特的天体，用来连接宇宙遥远空间和时间的。

尽管目前没有什么证据来证明虫洞的真实存在，但科学家们预测虫洞会以时空端点之间的捷径形式而存在，如同一个时空隧道一样，可以实现瞬间转移，甚至还是超越时间和空间的一种通道。

总之，虫洞可以让两个距离相对来说很远的局部空间瞬间离得很近，这种瞬间是远远超过了光速的，然而目前的“虫洞理论”只是一种假设。

综上所述，对于这些超光速现象其实并不违背相对论，更准确一点的理解的话，可以说光速最快的速度限制所针对的是物质，而非空间。

所以这与光速不可超越的定义并不违背。但在宇宙中的还有很多现象是我们人类目前所不能理解的，因此只能说目前人类的进步空间还很大。