当前时讯：光速在宇宙中快吗？其实它慢如龟速，有三个速度远超光速

• 2023-05-21 05:01:13 来源：宇宙探索

在爱因斯坦提出相对论后，我们才知道质量物体的速度有一个极限，即光速，而有质量物体只能无限接近光速，不可能达到光速。能达到光速的物质是那些没有质量的粒子，如光子、胶子、引力子，这些粒子的本质必然是以光速运动。

在许多人看来，光速是一种极快的超级速度，如果是在地球上，有这种速度你就能在地球的任何地方快速飞行。所以光速在宇宙中是一种非常快的速度吗？即使我们的视野仅仅停留在太阳系中，光速也是很快的，太阳系中的单光范围只需一年就能被观测到。

可以把视野放在整个星系上，光速就不会那么快了，直径为100,000光年的星系，需要100,000年才能走出来。假如我们把视野继续扩展到整个可观察的宇宙，光速就像龟速一样慢，930亿年后才能从可观察的宇宙中出来，你说它慢不慢。

(资料图片仅供参考)

因此面对宇宙时，光速其实并不重要，以这样的速度还不能进行星际航行，不能真正探索宇宙。看这，也许很多人对人类的未来都充满了失望和困惑，因为根据相对论，质量物体的速度只能无限接近光速，即使将来我们把飞船的速度提高到99.999%，也只能探索非常有限的范围，无法探索整个宇宙。

如果没有星际航行的能力，想要真正了解宇宙，无疑是不可能的，难道宇宙中的光速真的无法超越吗？实际上也不是，目前人类已经发现了三种超光速的速度。

宇宙大爆炸时膨胀率。

质体不能达到光速的主要原因是，物质拥有的动能随速度的增加而增加，当速度无限接近于光速时，动能就会变得无限大。此时，物质所含的总能量将变成无限大，而质量将变成无限大。因此，物质要达到光速，需要无限的能量，但是，在可观察到的宇宙中，我们能得到的能量是有限的。

材料不能达到光速，这是科学家进行了大量能量实验后得出的结论，目前人类通过粒子对撞机已能将粒子加速到299792,455米每秒，与真空中的光速相比仅差0.000001%，可以说非常接近光速。

尽管物质的极限速度是光速，但太空扩张则不在此限。许多朋友都知道，宇宙起源于奇点大爆炸，在138亿年前，它仅仅是一个奇点，在某种未知的力量的作用下，它开始迅速膨胀，从10^-41秒开始到10^-36秒，并经历了短暂的爆发。

在这个短暂膨胀期，空间中的真空能量开始衰变到物质中，产生我们现在知道的所有物质粒子和未知的反粒子，这个过程叫做再加热期，也就是热大爆炸的开始。

在此期间，宇宙膨胀得非常快，达到了惊人的速度，那么有多快？宇宙大爆炸后的一秒内，宇宙拥有1光年的距离，1年后，银河系也拥有1光年的距离，这个速度远远超过了光速。

138亿光年之外的宇宙膨胀速度。

宇宙空间自诞生以来，经过短暂的膨胀阶段后，并未停止膨胀，而是不断加速膨胀。距离我们越远的星系，离我们也越快，即距离我们越远，根据目前的观察，宇宙的膨胀速度是每百万光年20公里/秒，也就是说，每隔1百万光年，宇宙的膨胀速度就增加了20公里/秒。

以此速度计算，目前136亿光年外的星系空间，都在以超光速远离地球，而从地球发出的光子无法到达地球，我们也无法观察到138亿光年外的星系，因此就有了可观测的宇宙范围。

上述两种超光速方式都是太空扩张的一种速度，那么这种速度模式与爱因斯坦的相对论相违背吗？事实上，他们并没有违反狭义相对论，后者对速度的限制只限于空间中质量粒子的运动。但就空间本身而言，情况并非如此。

物理学中的相对论原理适用于物质世界，而空间则是另一套科学体系，在这个体系中，空间的速度是没有上限的，从理论上说，它可以无限地超过光速。正如虫洞一样，只要我们能在宇宙中自由地穿梭，掌握了空间的奥秘，也许就能用空间的速度超越光速，人类就能看到人类探索宇宙的希望，而虫洞就是这样一种模式。

第三，量子缠绕现象。

在此之前，我们已经看到，粒子的速度只能无限接近光速，即使是光子，引力子也只能以不超过光速的速度运行。但是，在量子力学中，在微观粒子的世界中，常常存在着许多对宏观理论的颠覆，其中最令人惊异的就是量子纠缠。

爱因斯坦一度对量子纠缠现象很感兴趣，并因此彻底颠覆了他的世界观。然而，事实的存在使爱因斯坦不得不面对现实，因此他提出了量子物理学理论“鬼魂般的远距离效应”。

量子力学中，伴随着互相耦合的两个粒子处于不确定的纠缠态，当我们测量其中一个粒子的状态时，如果它是自旋向上的，那么另一个粒子就一定是自旋向下的。令人惊奇的是，无论你将两个粒子分开多远，这种超距作用仍然存在，测量一个粒子，另一个粒子就会在瞬间做出选择。

这一量子纠缠瞬间反应的速度远远超过光速，甚至可以说已经无法用我们认知的速度理论来解释。不过，量子纠缠是一个纯粹发生在量子系统中的现象，在经典力学中，没有发现类似的现象。

我们仍然必须遵循相对论中速度的限制，试想如果一个物质的速度比光子，胶子，引力子还快，会发生什么情况？那时，整个宇宙都将陷入混乱，甚至分裂。

也许许多人不明白，其实很简单，宇宙中存在四种基本力，而传递这四种力要靠光子、胶子、引力子，它们能把所有东西都连接起来。一切存在都源于我们现在的宇宙，因此，从宇宙诞生之时起，就形成了这些物理规律，它们是不可质疑的。

但要实现超光速穿梭，只能在空间上想办法，即用空间的扭曲来驱动我们的飞船实现另一种超光速飞行，其中最令科学家们期待的还是虫洞，不过目前虫洞理论还只是个猜想，现实是否能实现，还是个未知数。

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