超光速是否有可能

 光是一種奇怪很的「東西」,它似乎不需要任何「燃料」作為動力,便可任意高速飛行,直到現都未能可作出任何解釋。光速不變原理是狹義相對論的兩個基礎公設之一,在狹義相對論之中,指的是無論在何種慣性參照系中觀察,光在真空中的傳播速度相對於該觀測者都是同一個常數,不隨光源和觀測者所在參考系的相對運動而改變。這個數值是每秒二億九千九百七十九萬二千四百五八米。光速不變原理是由聯立求解馬克士威方程組得到的,並為邁克生實驗所證實。光速不變原理是愛因斯坦創立狹義相對論的基本出發點之一。在廣義相對論中,由於所謂慣性參照系不再存在,愛因斯坦引入廣義相對性原理,即物理定律的形式在一切參考系都是不變的,這也使得光速不變原理可以應用到所有參考系中。

 超光速是一種速度比光速還快的概念,源自於相對論中對於定域物體不可能超過真空中光速的推論限制,真空中的光速成為大多數場合下速率的上限值。在此之前,牛頓的古典力學並未對超光速的速度作出限制,而在相對論中,運動速度與物體的其它性質,如質量甚至它所在參考系的時間流易等密切相關。在真空中速度低於光速的物體如果要加速至光速,其質量會增長到無窮大因而需要無窮大的能量,而且它所感受到的時間流甚至會徹底停止,然而如果超過光速則可能會出現時間倒流,所以,理論上來說達到或超過光速是不可能的。至於光子,由於它在真空中永遠處於光速,而不是從低於光速增加到光速。

 天文學觀測到的超光速:明顯的超光速運動在許多電波星系、類星體等等極遠星體可以觀測得到。這效應在觀測到前就已獲得預言,可以用光學幻覺來解釋,原因是星體移動方向和觀察者相同,但做速度計算時卻沒有如此設定。這現象並不違背狹義相對論。有趣地是,經過校正後的計算值顯示這些星體的速度是近光速的,而且是大質量物體以近光速運動的第一例。在地表上的實驗室,我們尚未能夠將輕如基本粒子的物體加速到這樣的速度。可是雖未能製造超光速,但卻可把光「減速」。例如,把筷子放進有水的玻璃杯中,可見到筷子曲折了,這是光學上的折射現象,原理是光線經過密度不同的介質時,令路徑改變所產的現象,可視作控制「光速」的方法,相反能把光線增速卻是另一回事,也許人類永遠不能掌握這種技術呢。(梓輝)◇