能把粒子加速到光速吗为什么（比光速快的粒子存在吗）

能把粒子加速到光速吗为什么（比光速快的粒子存在吗）假设快子的确存在，它们不可能减速到小于光速，因为这也需要无穷多的能量。与正常物质相反，一个快子所具有的能量越少，它的速度越快，吸收能量后则会减速。但这看上去更奇怪了。由于快子比光速快，我们无法观测。如果有个快子在附近通过，我们会看到两条轨迹，出现的轨迹及反向离去的轨迹。震波的黑线是切连科夫辐射，只在一瞬间出现。这种双重图像效果最为显著的情况是当观察员坐落在超光速对象（在这个例子中为一个球，显示为灰色）的轨迹上时。右侧蓝形状是蓝移多普勒光到达观察者产生的（观察者位于黑色切连科夫线中心处），这光线在球体到达观察者之后才能被观察到。左边的红色形象由红移光形成，这些光线是球体离开后向观察者发出的。因为对象在光到达之前到达，观察者直到球体经过才能够观察到，此后，在观察者看来，球体的影像分解成为两个——到达的影像（左侧）和离开的影像（右侧）。 人们普遍认为光速是宇宙速度极限，任何事物的速度都无法超越光

理论物理是科学中独特的一支，充满了有趣的假想实验、概念和假设装置。在这里，你可以看到薛定谔的猫，了解爱因斯坦称之为“幽灵般的”量子纠缠，这确实令人难以置信。但理论物理中最古怪的概念源自于爱因斯坦的工作。

——“量子纠缠”

尽管人们正在热议关于超光速粒子的概念，一些人相信它的确是存在的。虽然科幻作家经常使用“超光速粒子”这个词，但这种假想的粒子尚未成为粒子物理学标准模型的一部分。我们从未观测到它们，也没有任何迹象表明它们可能存在。只不过是它们的存在可能是符合自然规律的。如果它们确实存在，则会表现出一些与众不同的特性，其中之一就是它们的速度大于光速。但光速并不像它被认为的是一道界限那样一无是处。

由于快子比光速快，我们无法观测。如果有个快子在附近通过，我们会看到两条轨迹，出现的轨迹及反向离去的轨迹。震波的黑线是切连科夫辐射，只在一瞬间出现。这种双重图像效果最为显著的情况是当观察员坐落在超光速对象（在这个例子中为一个球，显示为灰色）的轨迹上时。右侧蓝形状是蓝移多普勒光到达观察者产生的（观察者位于黑色切连科夫线中心处），这光线在球体到达观察者之后才能被观察到。左边的红色形象由红移光形成，这些光线是球体离开后向观察者发出的。因为对象在光到达之前到达，观察者直到球体经过才能够观察到，此后，在观察者看来，球体的影像分解成为两个——到达的影像（左侧）和离开的影像（右侧）。

人们普遍认为光速是宇宙速度极限，任何事物的速度都无法超越光速。但事实上，这只适用于正常情况，原因很简单：每当你推动一个有质量的物体，比如火箭，你都得消耗能量才能使其运动。速度越快，所需能量越多。这是按增加的比例计算的，随着它的速度接近光速，它需要越来越多的能量来进一步加速直到达到光速，而这需要无穷多的能量。但你永远不可能提供这么多能量。那些不像火箭一样具有质量的物体，比如光子，在真空中以光速传播。但是相对论并没有把完全相反的情况排除在外，这就使我们都注意力重新回到快子。

假设快子的确存在，它们不可能减速到小于光速，因为这也需要无穷多的能量。与正常物质相反，一个快子所具有的能量越少，它的速度越快，吸收能量后则会减速。但这看上去更奇怪了。

相对论中提到了一种现象——时间膨胀，听上去像是宇宙的奇异属性之一，但它确实存在。空间和时间以某种方式联系在一起，产生了“时空”。因此，你越快的穿过空间，时间过得越慢。这实际上是一个加速问题。

我们通常认为重力是一个拉力，在把我们往下拉。更确切的说重力是向某个物体的加速度。体积、质量大的物体会对它们临近的物体产生一个向它们自己的加速度。因此，当你在太空中给火箭加速时，时间会变慢，但越接近重力源，速度也会越慢。因此即使静止在地球表面，你也能感受到向着地心的加速度。这意味着时间对你而言比对国际空间站上的宇航员要慢，因为他们与地球的距离比你离地球的距离远。尽管这听上去很奇怪，但我们知道这不仅仅是阿尔伯特·爱因斯坦的预言。时间膨胀是具有现实意义的。

图解 :横向运动的时间膨胀——“时间膨胀”

这一点在GPS系统上有所体现。为了保证GPS正常工作，你必须在纳秒水平上严格计时。问题在于，如果地球上的时钟比GPS卫星上的时钟慢，那么计时误差将非常迅速地累积。因此，我们必须调整并补偿时间膨胀造成的误差以使系统正常工作，如果不这样，只需要大概两分钟GPS系统就可以得出错误的结果，并且误差将每天增加大约10公里。

每次人们使用GPS系统时，它都会针对时间膨胀进行调整。因此，尽管你运动得越快，时间就越慢，但是你不能比光运动得更快的另一个原因是，光速也恰好是时间“停止”的点。这比实际情况要复杂一些，我们会在以后的视频里讨论。

由于快子的速度比光快，因此它们会得到相反的效果。简而言之，它们总是使时间倒流。快子的存在将产生广泛的影响。如果可以将它们用于传输信息，你就可以将消息发送到过去。1907年，爱因斯坦提出，超光速通讯会造成因果关系悖论。这违反了因果律，在这种情况下，因不会导致果，而果会先于因。如果你能以超光速交流，那么你可以给自己打电话，或者像爱因斯坦所说的那样，给过去打电话，并给过去的自己一些关于股票的提示，从而发家致富。

图解：快子超光速讯号的世界线。黑座标是甲的静止系。红座标是乙的静止系。时间方向向上。右边黑线是甲的世界线。可见快子回到甲发出讯号前。——维基百科“快子电话”

这就是所谓的快子电话。但是我们似乎并没有接到很多来自未来的电话，这可能说明所有这些事情是否可能实现尚未可知，但是关于它的争论仍在继续。现在，科学家们正在寻找快子。

如果它们从太空流向我们，当你寻找它们时，可能会以为它们很像宇宙射线，但与宇宙射线不同，它们应该比它们进入大气层时产生的粒子更早到达地面的探测器，因为它们速度更快。目前尚没有研究表明快子不存在。但有一个模型可以解释为什么快子是不存在的，并且与相对论本身保持一致。

它来自犹他州立大学的詹姆斯·卫勒（James Wheeler）和约瑟夫·斯宾塞（Joseph Spencer）的研究。无需太过深入了解这种模型的抽象性，他们将空间和时间重新设想为一对光锥。一个锥体是过去，另一个锥体是由现在联系在一起的未来。

这个模型是这样的：当相对论支持快子存在的时候，这个模型和它们的可能性也就消失了。

A是当前事件；B是未来光锥，C是过去光锥；黄色代表光线。根据狭义相对论，光速是自然界的最高速度，因此普通物质的世界线只能位于光锥内，光锥外的白色部分是禁区，其时空也无法对观测者（当前事件）的时空产生任何影响。——“光锥”

在理论物理学领域，只有经过多年的辩论物理学家们才能就某件事达成共识。但是，正如理论物理学中经常发生的那样，你最终会遇到其他一系列问题和奇怪之处。

该模型还预测了一些令人不安的情况。它意味着宇宙是确定的。那种宇宙是不确定的，因为宇宙在量子水平上看起来确实是基于概率的，甚至是随机的。但是，多年来量子力学领域中的一些人对此持不同意见。他们坚持认为，随机性只是一种幻想，确定论的思想永存。

问题在于，一个确定的宇宙本身就很令人毛骨悚然。这意味着未来已经被书写并被定下了基调。这样看来，我们只能是演绎注定的剧本的演员。

哲学家仍在争论确定性对生存的意义，但时间膨胀和相对性的另一面是，随着人类相对于外界运动得更快，时间不仅会变慢，而且实际上，人类的宇宙飞船正在穿越时空。这可能意味着未来是一成不变、完全确定的。

但是在量子力学中，确定论仍然是有缺陷的。这两个看似正确的观点如何调和仍然是一个未知数，但是正如莎士比亚曾经说过“世界是一座舞台”，也许他比他自以为的更正确。

参考资料

1.维基百科全书

2.天文学名词

3. 陆瞻

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