切連科夫輻射

光的速度C是一個絕對的物理常數(shù)，無論你身處宇宙的何處也無論你移動的有多快，光在真空中的速度都是一個固定的值。這往往給你一種暗示：沒有什么物質(zhì)的運動速度能比光速更快，但事實并不是這么簡單。事實證明，有幾種方法可以讓物質(zhì)的運動速度超過光速。

首先我們需要注意的是，光速不變只是適用于光在真空中傳播。當(dāng)光通過其他材料時，其速度會降低。這通常取決于材料的折射率n，折射率通常都大于1，而此時光的速度為光速C/n。比如當(dāng)光通過水傳播時，其速度大約為0.75C。如果折現(xiàn)率小于1（目前并未有材料的折射率小于1），那么光的速度就會超過真空中的速度C。

舉個例子，核反應(yīng)堆里面的電子由于能量巨大，它們以接近光速C運動。當(dāng)這些高能電子穿過用于冷卻的水時它們的速度高于光在水中傳播的速度，這種超速現(xiàn)象稱之為切連科夫輻射，當(dāng)發(fā)生這種現(xiàn)象時，呈現(xiàn)出一種藍(lán)色的光輝。

現(xiàn)實生活中的例子是，當(dāng)飛機以超音速飛信時會引起音爆。還有就是在燈下晃動你的手，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。

影子和與手晃動的速度之比確實等于它們到燈的距離之比，但影子的最快速度不會超過光速.光斑也是如此。假設(shè)有一個仰角為60度的斜坡，一個物體以0.6C的速度水平運動，那么理論上在斜坡上的投影的速度是1.2C，實際上影子最大速度為C.現(xiàn)象表現(xiàn)為影子不會出現(xiàn)在該物體垂直投射的方位，而是會滯后.。

另外一個現(xiàn)象是光通過聲波作為介質(zhì)超光速。太陽通過核心的核聚變產(chǎn)生光。以光的速度，本應(yīng)該在2到3秒就從太陽內(nèi)部到達(dá)太陽表明。但太陽內(nèi)部被密集的帶電粒子擠壓，光不能簡單地以直線傳播。一般來說，光子在一厘米的傳播距離內(nèi)的方向都是隨機的。想象一下，一個光子試圖離開太陽內(nèi)部，但在每一厘米的距離都在隨機方向運動。這種隨機方向的傳播，導(dǎo)致光子實際上需要大約20000到150000年才能傳播到太陽表面。

光子在太陽內(nèi)隨機方向傳播

但如果光以聲波作為介質(zhì)來傳播，那么情況就不一樣了。聲波通過材料轉(zhuǎn)移能量，而不傳輸材料本身的壓力波。其結(jié)果是，光以聲波傳輸導(dǎo)致它們不受到核心中高能量粒子的擠壓和束縛。聲波可以在太陽內(nèi)部以每秒數(shù)千米的速度傳播，此時光子從太陽內(nèi)部到表面只需要幾分鐘的時間，它們的運動速度已經(jīng)超過了太陽內(nèi)部其他光子的速度。它們傳播所造成一個整體振動，這種聲波振動的研究被稱為日震或星震。通過分析這些聲音，我們能確定太陽內(nèi)部的密度和壓力。

星震

上面這些例子雖然真實存在，但是還是沒有任何一種能超越光在真空中的速度。有沒有真正的超光速運動事實？當(dāng)然如果真的有這種超光速的方式，這也要歸功于廣義相對論。

自1920年以來，我們已經(jīng)知道，更遙遠(yuǎn)的星系更快遠(yuǎn)離我們而去，這種現(xiàn)象稱之為紅移。紅移與距離之間的關(guān)系被稱為哈勃定律。隨著時間的推移，我們已經(jīng)認(rèn)識到，宇宙空間本身正在不斷膨脹。

宇宙膨脹

宇宙膨脹的速率是由哈勃常數(shù)確定。目前的哈勃常數(shù)測量為20公里/秒每百萬光年。這意味著兩個相距一百萬光年的點每秒正在遠(yuǎn)離對方20公里。如果2個點相距更大的距離，那么它們遠(yuǎn)離對方的速度越快。由于這個原因，如果考慮兩個點足夠遠(yuǎn)，他們遠(yuǎn)離的速度將超過光速。由于光的速度大約為30萬公里/秒，以我們現(xiàn)在的哈勃常數(shù)來計算，這個超光速的2個間隔距離約為150億光年。如果一個星系離我們超過160億光年，那么他遠(yuǎn)離我們的速度就超過了光速。

宇宙膨脹

量子理論中有一個EPR悖論，由E:愛因斯坦、P:波多爾斯基和R:羅森1935年為論證量子力學(xué)的不完備性而提出的一個悖論，這一悖論涉及到如何理解微觀物理實在的問題。認(rèn)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。

打個通俗的比方是：我和你有一位朋友給我們都寄了一個盒子，盒子里面裝的是一雙手套中的其中一只。你知道盒子中是手套，但你并不知道你的盒子中是左手的手套還是右手的手套，除非等到你拆開你的盒子才知道。

1965年，貝爾研究了對兩粒子同時測量的各種結(jié)果之間可能存在的各種相關(guān)性，他用數(shù)學(xué)不等式的形式表達(dá)了尋找到的這類測量結(jié)果相關(guān)程度的理論限制。貝爾認(rèn)為，可以想象存在著一個參照系，其中的事物速度比光快。實際上，在EPR實驗中包含著，景象的背后有某種東西比光的行進更快。

要理解這段話，莫過于把EPR效應(yīng)稱為纏結(jié)效應(yīng)。那么是否可以利用纏結(jié)效應(yīng)使信息的傳輸速度大于光速呢？由于量子法則的限制，對光子的每次局域測量在孤立地考慮時，產(chǎn)生的結(jié)果是完全隨機的，因此不能攜帶來自遠(yuǎn)處的信息，研究人員從中得知的僅僅是根據(jù)遠(yuǎn)處測量的物體了解那里測量結(jié)果的概率是多少。

時空彎曲

另外一個例子是所謂的蟲洞超光速。關(guān)于超光速旅行的一個著名建議是利用蟲洞。蟲洞是彎曲時空中連接兩個地點的捷徑，從A地穿過蟲洞到達(dá)B地所需要的時間比光線從A地沿正常路徑傳播到B地所需要的時間還要短。蟲洞是經(jīng)典廣義相對論的推論，但創(chuàng)造一個蟲洞需要改變時空的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。這在量子引力論中是可能的。開一個蟲洞需要負(fù)能量區(qū)域，科學(xué)家建議在大尺度上利用卡西米爾效應(yīng)產(chǎn)生負(fù)能量區(qū)域。Visser建議使用宇宙弦。這些建議都近乎不切實際的瞎想。 具有負(fù)能量的怪異物質(zhì)可能根本就無法以他們所要求的形式存在。

蟲洞旅行

所以除非我們掌握了時空彎曲，并通過蟲洞傳遞。我們?nèi)匀恍枰獛啄辍装倌昊蛘呱锨瓴拍苓_(dá)到遙遠(yuǎn)的星系。