Question

宇宙中有超过光速的速度存在吗？

Answer 1

地球赤道周长4万公里，真空光速为每秒三十万公里，因此光子每秒能绕地球七圈半。

太阳系是个直径两光年的球形区域，从地球出发不论从哪个方向飞，都需要至少飞一光年，才能离开太阳系。

一光年，对旅行者一号来说，需要3万年才能飞完。

尽管在光子的“感知”里，自己不需要时间，就能到达宇宙任何地方，但在低速运动状态下的人类看来，一光年的距离，就意味着连光都需要一年时间才能跑完。

而且一年之后

离开的不过是半径一光年的太阳，可进入到的，却是半径465亿光年的可观测宇宙，以及可能连半径都没有的，“全宇宙”。

由此可以看出，光速之于宇宙，好似蚂蚁之于地球，如果再考虑到地球恒定，而宇宙膨胀的话，光速连蚂蚁都不如……

但好在宇宙中还是存在超光速的

目前，真正被大众熟知的，且被科学界承认的超光速，一共有两个，它们分别是量子纠缠超光速，和宇宙膨胀超光速。

但这两个超光速，都不传递信息，因此既没有违反相对论，也没有打破因果律。

只不过，“超光速违反相对论”这一说法，其实有点冤枉这个百年前的理论。

因为在狭义相对论之后，诞生的广义相对论中，时空结构是，可以被质量“肆意蹂虐”的。因此光线在经过太阳周围时，才会被弯曲。

大质量恒星晚年的核心区，也才会因为质量过大，而变成黑洞。

1930年，爱因斯坦和同为物理学家的罗森，构想了一种，时空扭曲到极致后的产物，“爱因斯坦-罗森桥”

这个后来被称为“虫洞”的东西，可以连接宇宙中，任意两个时空坐标，从而实现坐标之间的“快速抵达”，且理论上来说，只要时空足够扭曲，那么虫洞还可以让人类，在一瞬间从地球到达，254万光年外的仙女座星系。

最重要的是，整个过程完全是利用了，时空本身的特性，没有任何违反相对论的地方。

那么虫洞是怎么产生的？

人类又该如何生成虫洞？

目前的理论认为，天然虫洞源于时空漩涡的碰撞，而时空漩涡，就好像滚开水中不断涌现的气泡，天然虫洞则是气泡们短暂“相交”时的产物，但“相交”必然是短暂的。

所以在宇宙接近绝对零度的今天，天然虫洞基本销声匿迹了。

物理学家基普.索恩认为，想要在今天的宇宙中生成稳定虫洞，需要“负能量”来帮忙，它可以帮助虫洞保持稳定，并确保虫洞不会被引力“坍塌”，遗憾的是，尽管“卡西米尔效应”中，有负能量的影子，但物理学界对负能量的研究还很有限，人造虫洞也还停留在科幻阶段。

在今天的航空航天界来看来，物理学界的“虫洞”根本没有任何实际意义，航天科学家们眼下更期盼的，是可控核聚变和霍尔推进器，前者能为飞船提供充沛电能，后者能让飞船直接“用电加速”

如此一来，化学能源+反作用力推进，的低效率将不复存在，人类文明也将迎来真正的“星际大航海时代”

超光速对于一般物体（具有静止质量）来说都是妄想，但宇宙中也确实存在一些超光速的现象，比如宇宙膨胀、量子纠缠等。

我们都知道，速度的快慢是相对于特定参考系而言的。比如天上的飞机，相对于地面上的人来讲，它的速度是非常快的，超音速都是有可能的；但对于飞机内部的飞行员来讲，飞机的速度就是零。当然了，这只是单纯的从参考系层面给出的答案，人的主观意识并不算在内。

在牛顿力学中，这样的速度是没有上限的，也就无所谓什么光速，只要加速时间足够长，就能达到任意速度。但在狭义相对论出世后，这样的局面改变了，它给物体的运动速度划上了一个上限，那就是光速。

但相对论也有它的适用范围，面对宇宙本身的膨胀，相对论是管不了的。目前的观测数据显示，大约每隔326万光年，空间膨胀速率就会增加70公里每秒，显而易见，在大约140亿光年之外的地方，膨胀速率已经超过了光速。

还有一个现象就是著名的量子纠缠，爱因斯坦对它形容是“鬼魅般的超距作用”。一对处于纠缠态的粒子，将二者分开任意远的距离，只要你对其中一个做出观测，那么另一个也会瞬间做出反应。举一个便于理解的例子：比如你在中国某一时刻突然想起你在美国的亲人，而你的亲人也在那一时刻瞬间知道了你的思念。

但量子纠缠并不能传递信息（这也是很多人对量子加密通信的一个误解），所以说这也不是相对论所能管的。
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大自法则并没有光速限制，爱因斯坦相对论中的光速限制也是有条件的，并不是指任何事物的速度都无法超越光速！

准确地讲，相对论中的光速限制指的是任何携带信息和能量的东西都无法达到和超越光速，言外之意，只要不携带能量和信息，就可以尽情地超越光速！

那么世界上有不携带能量和信息的存在方式吗？还真有！

比如说量子纠缠现象的速度，超出光速几个数量级，几乎可以说是瞬间完成的。量子纠缠中的微观粒子没有传递任何信息，所以并不违背相对论！

还有空间的膨胀速度，也是超过光速，至今宇宙的膨胀速度仍远超光速，宇宙的膨胀就是空间的膨胀，本身也没有传递信息！

利用空间膨胀速度超光速的现象，人类也可以超光速飞行（不是绝对速度），比如利用曲速引擎技术，操纵飞船周围时空结构，飞船相对静止，只是时空结构在超光速飞行，就类似于帆船在大海中乘风破浪一样！

同时，爱因斯坦相对论中的光速限制是我们四维时空中推导出来的，如果高维度时空（比如五维度时空）真的存在，或许在那里光速甚至会是最低的速度！