在時空通訊發表的一些談到光速限制和光速不變的文章評論中，常常有這樣的質疑：既然光速不可超越，為什麼宇宙膨脹又能夠超過光速幾倍呢？這不是自相矛盾嗎？量子糾纏和蟲洞穿越不都超過光速若干倍嗎，還有理論上的曲速航行也是超光速的，這不是自相矛盾嗎？

其實這是大家沒有弄懂光速限制真正的含義，其他超光速的現象又是怎麼一回事。如果弄清楚了就會覺得這裡面一點矛盾都沒有，而是順理成章很合理的事情。

下面我們就來分別討論一下光速藩籬和上述4種超光速現象都是些啥玩意。

首先我們要明白，愛因斯坦狹義相對論的核心內容就是論證光速限制和光速不變的理論，裡面所涉及的光速限制本身也是有限制的，那就是有靜止質量的物體。

光子沒有靜止質量，但有動質量。其屬性就是光速，就是說生下來就以光速運動，不會停止，除非死亡（被吸收）。在真空中光速為299792458m/s，一般取值約30萬公里/秒，是目前世界上認知的最快速度。

愛因斯坦相對論認為凡有靜止質量的物體都無法達到光速，電子、質子質量雖然很小，也無法達到光速。

目前發現能夠和光速並列或者可能並列的有引力波和中微子。引力波不是質量物質的傳遞，量子力學認為引力靠引力子傳遞，引力子是沒有靜質量的粒子，但未證實；中微子被認為是零質量或者接近零質量。這兩個事物是光速運行還是無限接近光速運行還沒有得到最後的證實。

有質量的物體不能達到光速是因為速度越大，動能越大，如果達到光速，其動質量就趨於無窮大，一個質子也會變得比宇宙質量還大，這就是一個悖論，是不可能實現的。

同時，高速運動有尺縮鐘慢效應，這個已經被無數事實所驗證。

最通俗完美的檢驗就是GPS定位系統的相對論時間膨脹效應，如果不按照相對論理論修正調校衛星上的時間，就無法得到準確的導航定位。

根據尺縮鐘慢效應，在相對速度越快的座標系裡，時間相對越慢，越趨近光速，尺縮鐘慢效應越明顯。當物質運動達到光速時，時間將會停滯，空間距離縮小為零。

這也是一個悖論，如果一個人在光速運動飛船裡，他過了100億年，到達任何地方，也沒有感覺到時間流逝，0.00001秒也沒感覺到，而空間沒有了。這難道不也是一個悖論？

問題是這些悖論不是想象出來的，而是經過繁複的數理邏輯論證出來的，這個論證100年來無人能夠推翻。

至於那些論證過程和公式這裡就不一一照搬了，有興趣的朋友可以翻看相對論或者搜一搜資料，到處都有。

這就是有靜止質量物體無法達到光速的依據。那麼為什麼這個世界上又有或者可能有超光速的現象呢？這與光速藩籬矛盾嗎？

我們就來分析一下這些沸沸揚揚的超光速現象。歸納一下，主要有宇宙膨脹、量子糾纏、蟲洞穿越、曲速航行。

前兩個現象是已經被觀測證實或者還在進一步論證中的現象，後兩個雖然有理論但尚無任何觀測實驗證據，還處於科幻以及理論探討階段。

我們一個一個來探討。

首先說說宇宙膨脹。這個現象已經是被觀測所證實的，目前宇宙膨脹的整體速度遠遠大於光速。

請注意，這裡所說的超光速膨脹是在宇宙大尺度下的整體膨脹速度，而且是時空本身的膨脹，不是每一個星系相互離開的速度，也不是星系物質的運行速度。

我們人類、地球、太陽、銀河系等這些宇宙萬物，都是鑲嵌在宇宙時空中的事物，時空膨脹擴大了，這些事物相互的距離拉開了，但這些事物（物質）本身並非靠自己的動能移動，所以宇宙膨脹當然不受相對論光速藩籬的限制。

就像我們在一棟大房子裡，房子本身就是時空（請想象這個時空沒有牆體屋頂等實際物質），這個房子自己長大了，就像你手機中的一幅畫，你用手指觸摸把它擴大了，裡面的人和物距離也分開了，這些人是以光速移動了嗎？沒有，這些事物依然按照自己的活動方式在活動，與房屋本身擴張無關。

其實宇宙膨脹在小尺度下，速度並不快。宇宙膨脹整體速度計算依據是哈伯常數。

哈伯常數是通過觀測計算出來的不同距離星系離開我們的速度。我們宇宙的膨脹是均勻的、各向同性、與距離成正比，因此監測了幾個點，就知道整個宇宙整體膨脹的狀態。

這個意思就是說宇宙膨脹大尺度上是均勻擴張的，就像一個氣球越吹越大，上面的花紋點點相互均勻分開，從任何一個點觀察（地球上下左右觀測），各個方向都是以同樣速度遠離我們而去，而且是越近越慢，越遠越快。

事實上，距離相近的星系不但看不出宇宙膨脹速度，由於主要受到引力相互作用影響，大多數星系還是在相互靠近合併中。

比如距離我們250萬光年之遠的仙女座星系，就在以時速百萬公里的速度向我們靠近，在30~40億年後，銀河系將和仙女座星系碰撞合併成一個橢圓星系。

但整體上宇宙是在膨脹的，這個從哈勃紅移和哈伯常數可以得出。根據2013年歐州航天局通過普朗克衛星測量計算，得出的哈伯常數為67.80±0.77(km/s)/Mpc。

Mpc是百萬秒差距單位，一個秒差距約3.26光年，這個意思就是在距我們326萬光年的地方，星系離開我們的速度為67.8公里每秒，正負誤差為0.77公里。

根據各項同性、均勻膨脹、膨脹速度與距離成正比的規律計算，我們可觀測宇宙半徑為465億光年，是326萬光年的14263.8倍，距離我們最遠的那個地方的遠行速度就達到了96.7萬公里/秒，因此得出宇宙整體空間膨脹疊加速度超過了光速的3.22倍。

近年來測得的哈勃常數超過了70公里/Mpc，膨脹疊加速度就更快了。

我們再反算距離很近的宇宙膨脹速度，根據距離我們越近速度平均遞減的規律，在距我們1光年的地方，宇宙膨脹的速度就只有每秒2.08釐米。

前面已經說了，在宇宙近距離尺度，天體運行主要受萬有引力約束，所以相互之間靠近還是遠離，主要是周邊天體引力場的影響。因此在近距離小尺度短時間宇宙空間膨脹沒有意義。

宇宙膨脹不受不光速藩籬限制就說到這裡，下面我們來說說量子糾纏。

這個玩意是個很神祕的東西，其運行機制還在探討和深究中，目前還沒有人能說清量子糾纏的傳遞機制是如何進行的。

量子糾纏描述的是在量子力學中，當幾個粒子彼此相互作用後，就擁有了整體特性，就無法單獨描述各個粒子的性質，這是一種純粹發生在量子世界的現象，在經典力學中找不到類似現象。

這種擁有了整體特性的量子就是糾纏態的量子，叫量子糾結或者量子糾纏。由於粒子這種整體不可分的特性，如果把一對已經處於糾纏態的粒子人為分開，把其中一個送到很遠的地方，比如送到冥王星，它們的這種糾纏性質不會改變。

根據量子的不確定性原理，觀測會使量子運行發生變化。如果地球上有人觀測了這個留下的粒子，這個粒子就會發生某種運行的變化，而冥王星上那個處於糾纏態的粒子也同時會發生同樣或相反的變化。

地球距離冥王星約20000光秒，也就是說光速要走20000秒，而這個糾纏變化瞬間完成，超過了光速多少倍？

這就是量子糾纏超光速的由來。但提請大家注意，這個被送走的粒子可是要慢慢送過去的。現在宇宙飛船每秒才十幾公里，飛到冥王星要將近10年。而且這種糾纏態無法攜帶信息，也不是具有靜質量的物質傳遞，因此不受光速藩籬限制。

即使量子糾纏能夠傳遞某種信息，但首先也得把糾纏中的粒子送往目的地，憑目前人類航天技術，用無人探測器送達到1光年的地方，也要17000多年，用它來解決光年級信息傳遞還只能是個夢幻。

蟲洞是愛因斯坦引力場方程的一個解，也就是說從引力場方程必然會推導出宇宙中存在這這樣的現象。蟲洞又叫愛因斯坦~羅森橋，也叫時空隧道。

從引力場方程中推導出的解有不少，比如黑洞、引力透鏡這些預言都已經被證實了，可這個蟲洞到現在並沒有被發現和證實。

實際上蟲洞就是時空漩渦或者時空陷阱中間形成的一個孔洞。根據廣義相對論，在宇宙中天體會導致周圍時空彎曲，尤其是大質量天體，如黑洞、星系、類星體等等，會極端扭曲周邊時空，這些扭曲的時空會相互發生碰撞和交合，就會在時空出現各種各樣的漩渦和陷阱，就很可能形成時空隧道。

這有點像激流中的漩渦，漩渦中心有一個孔洞。有的漩渦孔洞會連接一條更遠的河流或者遠方一片水域。也像汽車火車穿越大山或海底隧道，省卻了繞彎爬坡的時間。時空隧道也是這樣，這個隧道會連接兩個相距若干光年的時空，如果從中間穿過，就會迅速到達另一個正常航行永遠也無法達到的時空。

這樣就有可能只要數秒鐘或者數小時或者幾天，就可以穿越到若干光年遠的地方。

從某種意義上來說，是超光速了，但實際上，我們乘坐的飛船速度並沒有加快，該怎麼走還是怎麼走，只不過是抄了近道，減少了用時而已，因此與光速藩籬毫無關係。

這個蟲洞的夢向還只是存在於科幻中，有沒有還是個未知數，即使真的發現了，要真正的利用也還有許多困難。比如蟲洞的穩定問題，通向何方的問題都是難點，這裡就不做贅述。

我們再來看看曲速航行是怎麼回事。其實這個與蟲洞有些相似，也是利用時空彎曲的效應來提升移動速度的。

我們可以把時空想象成一張紙，一隻螞蟻要爬到這張紙的背面去，要爬很久。但如果在紙的中間穿一個洞，一下子就過去了，這種方法是利用蟲洞穿越；

而曲率航行是把這張紙摺疊提來，在這張摺疊成像合攏的摺扇一樣的時空中跨越。把扇子打開，螞蟻從這頭爬到那頭要很久，但把扇子摺疊起來，一下子就爬過去了。請注意，時空不像扇子有紙張和扇骨的厚度，而是可以折成薄薄一片。

這種設想從理論上是可行的，關鍵是要有一個能夠扭曲時空的曲速引擎。但在引力場論中，扭曲時空是需要巨大質量和能量的，一個地球能扭曲時空多少？一顆太陽能扭曲時空多少？所以如何克服這些問題，是一個令科學家們頭疼的事情。

不過有科學家信心滿滿，NASA已經編制了一份詳盡的計劃方案，並且進入了開發實驗階段。何時能夠把科幻變成現實，還需耐心等待。

這種運行方式也與光速藩籬無關，因為這種通過時空曲率的航行有點像跳躍，從時空的鴻溝上跨過去，飛船本身速度並不高，坐在裡面的人也不會發生時間膨脹效應。

這就是我們常說的幾種超光速想象，不知道大家是否明白了，這些超光速現象都與光速限制沒有什麼關係，因此這幾種超光速現象與相對論光速限制理論沒有矛盾。

就是這樣，歡迎討論。

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