导读：总的来说，如果超过的速度不大，只会看到过去的场景，大到一定程度是有可能改变过去的事物的。《大科技》15年第12期，有一篇文章写的很好，作者是鲍福黎，我引用在下面。供大家参考。超光速，究竟会怎样？狭义相对论告诉我们，你运动得越快，时间流逝得越
总的来说，如果超过的速度不大，只会看到过去的场景，大到一定程度是有可能改变过去的事物的。《大科技》15年第12期，有一篇文章写的很好，作者是鲍福黎，我引用在下面。供大家参考。
超光速，究竟会怎样？
狭义相对论告诉我们，你运动得越快，时间流逝得越慢，而当运动的速度等于光速时，时间就停止流逝了。那么超过光速呢？许多人就认为，此时时间就开始倒流。也就是说超光速旅行意味着回到过去。在许多科幻作品中常会出现这种情节。而写于1923年的一首关于狭义相对论的打油诗，则形象地体现了这种观点:“有位叫布莱特的年轻姑娘，她行走的速度远胜于光，她以相对论的方式，从某一天出发，却已于前晚归来。”
但狭义相对论也告诉我们，要把一个比光运动慢的物体加速到光速，你需要无限多的能量，更别提要超光速了。而回到过去常常会破坏因果关系，例如所谓的祖父悖论：如果你回到过去，并杀死你的处在幼年的祖父，那么你怎么会在之后出生并长大后回到过去杀死你的祖父呢？所以说，超光速旅行是一件不可能的事情。
不过，让我们暂时假设一下，如果可以进行超光速旅行，那么究竟会发生什么呢？时间真的会发生倒流吗？
最近，美国密歇根理工大学的物理学家罗伯特·涅米罗夫，利用一个非常简单的模型对此进行了研究，对于相对论这么复杂的问题来说，即使简单的模型也含有如下一系列设定：
设定1：离地球10光年远的地方有一颗X行星，正在以相对于地球为01c（c为光速）的速度远离地球。
设定2：有一艘宇宙飞船从地球上的发射台上起飞，以恒定的速度驶向X行星；抵达X行星后立刻再次起飞，以相同的恒定速度返回地球，并停在离发射台不远的停机坪上。相同的速度，指的是飞船去程时相对于地球的速度，与返程时相对于行星X的速度大小相同。这意味着，飞船返程时相对于地球的速度大小需要使用狭义相对论来计算。
设定3：为了计算的方便，飞船发射时的时刻设为0。
设定4：讨论中所说的时间和距离都是相对于在地球上的观察者而言的。
涅米罗夫对飞船在近光速、等光速、超光速等不同速度下的情形进行了计算。他的研究结果呈现出的是一个超乎想象的世界。
01～1c：没什么奇怪之处不管怎样，飞船的速度必须大于01c，否则追不上X行星。我们先来考虑飞船的速度为05c的话，看会出现什么情况。
如果地球和X行星的距离一直不变，飞船只需要20年就能抵达目的地。但由于X行星正在1/10光速的速度远离地球，飞船需要25年才能追上它。抵达时，飞船与地球的距离将变为125光年。鉴于光的传播需要时间，地球上的你需要再过125年才能看到飞船抵达X行星。也就是说，飞船离开地球37 5年后，你才能在天文望远镜里看到飞船降落在X行星的情况。
之后飞船立即返回，其速度相对于X行星仍是05c，但根据狭义相对论，相对于地球来说速度不是变为04c(05c减去01c)，而是会变为04211c，这样返程时间将变为2969年，而飞船总共旅行的时间为5469年。
但不管怎样，地球上的你会看到，飞船就是直接离开了，抵达X行星，然后返回地球，不会看到有什么奇怪之处。
1c: 事情开始变得有点怪异如果飞船的速度是光速呢？很显然，根据狭义相对论，飞船在往返中相对于地球的速度都将是光速。经过计算，飞船抵达X行星需要1111年，抵达时与地球的距离当然变为1111光年。鉴于光的传播需要时间，地球上的你需要再过1111年，即总共2222年，才能看到飞船抵达X行星。而飞船从X行星返回地球需要1111年。飞船总共旅行的时间为2222年。
而这时候，事情开始变得有点怪异。过了2222年，你才会看到飞船抵达X行星，但同时也会看到飞船返回了地球并降落在停机坪上。这是因为飞船抵达X行星的光信号，会与飞船一起以同样的速度（即光速）抵达地球。
1～10c：“魅影”飞船的出现如果飞船进行超光速旅行会是什么情况呢？计算显示，飞船进行超光速旅行时，会导致返程所需的时间小于去程所需的时间。
如果飞船的速度是5c的话，那么飞船会在发射后的2041年抵达离地球有1020光年远的X行星。由于相对论效应，飞船返回地球的速度，相对于地球来说将变为98c，所以回来的时间变短，只需再过1 041年就回到地球了。所以，飞船总共旅行的时间为3082年。
但对于地球上的你来说，事情变得十分诡异。首先，你会看见飞船很正常地离开了地球。过了3082年，你还会在天空中看到这艘飞船正飞往X行星，但同时你会看见停机坪上突然凭空产生两艘同样的飞船，其中一艘停留在停机坪上，另一艘会立刻离开地球并倒着飞往X行星。
之所以会出现这种古怪的现象，是因为飞船跑得比光快。飞船返回地球之后，你不仅会看到停在停机坪上的飞船，而且还能看见飞船离开时产生的影像（也就是你之前也能在天空中看到的飞船），还有就是能看见飞船返回时产生的影像（一艘从停机坪上飞往X行星的飞船）。
其中，飞船返回时产生的影像，看起来如同倒着播放的录像一样，或者可以说这艘飞船似乎在逆着时间行驶。为什么这么怪异？这是因为飞船跑得比光快，在飞船返回时产生的所有影像中，接近地球的会先传到的地球上，远离地球的会后传到地球上，所以你会看到飞船先出现在停机坪，然后起身离开，倒着飞往X行星。
总之，飞船一旦抵达停机坪，飞船的影像就会从1个变为3个，但需要注意的是，飞船的真身只有那艘停在停机坪上的飞船，其余的就只是影像，或者可以说是飞船的“魅影”而已。
在发射之后的1224年，你才会看见那艘从发射台起飞的飞船抵达了X行星，另外你也会看见从停机坪倒着飞向行星X的飞船也抵达了X行星，并于前面的影像合二为一。
也就是说，这两个影像同时抵达了地球。那么，之后会发生什么？
因为之后再也没有什么影像传到地球上，所以这两个影像在合二为一之后就消失了，只留下停机坪上那个飞船的影像（如果飞船回来之后就始终停在停机坪上）。两种图像融合到一起并消失，有点类似与粒子与反粒子遇到一起并发生湮灭。
10c: 返程时间变为0
如果飞船的速度更快的话，返回所需要的时间就会越来越短。当速度为10c时，飞船需1010年抵达离地球有1010光年远的X行星，而返程时间则变为0，也就是说飞船一旦抵达X行星，它会立即跑到地球的停机坪上。此时，返回时飞船相对于地球的速度变为了无穷大。
不过，对于地球上的你来说，事情还是与前面的类似。首先，你会看见飞船时候很正常地离开了地球。过了1010年，你还会在天空中看到这艘飞船正飞往X行星，但同时你会看见停机坪上突然凭空产生两艘同样的飞船，其中一艘停留在停机坪上，另一艘会立刻离开地球并倒着飞往X行星。当时间为1111年时，天空中的两艘“魅影”飞船在X行星上融合到一起并消失。
等一下，再怎么怪异，上面也没有出现回到过去的现象啊？别急，我们再把飞船的速度增加一下。
10～1995c:具有负能量的飞船出现
如果飞船的速度继续增大，返程时间将变为一个负数，这意味着飞船是逆着时间回到地球上的。而返程时相对于地球的速度虽然是一个正常的数，但是速度的方向将变为远离地球的方向。那么，飞船是怎么逆着时间回到地球上的？
如果飞船的速度大于10c，却小于1995c（随后我们就会明白1995c意味着什么），那么事情将是这样的：一艘飞船从地球上的发射台升空并前往X行星。过了一段时间之后，在停机坪那里凭空出现两艘同样的飞船。其中一艘停留在停机坪上，另一艘会立刻离开地球并倒着飞往X行星。最终，从发射台升空的飞船与从停机坪倒着飞走的飞船，在X行星那里融合到一起并消失。
注意这里所说的不仅是你所看到的场景，更是真实发生的场景。在停机坪那里凭空诞生出的两艘飞船，是真实发生的，之后在X行星那里发生的湮灭事件也是真实发生的。多出来的飞船不是“魅影”，而是在实实在在的事物。而前面那几种情况，地球上的你看到的场景中，虽然能看到飞船的影像就会从1个变为3个，但其中的2个不过是“魅影”而已。
为什么会这样？这是直接利用狭义相对论的公式得到的结果，它并不会告诉我们为什么这样。不过，此时的确凭空多出两艘飞船，这不违背能量守恒定律吗？涅米罗夫认为，要想使得能量守恒，那艘逆着时间飞行的飞船应该具有负能量，这样就可以凭空诞生两艘飞船，并在X行星处发生湮灭并化为虚无。
另外，从停机坪离开倒着前往X行星的飞船，它是在逆着时间飞行。那么飞船里面的人会发现里面的时钟倒着转吗？事实上不会的，飞船里面的人不会感觉到任何不对劲的地方，而地球上的人会注意到此时飞船上的时钟在倒着转。
如果飞船的速度是15c的话，去程所需的时间为06711年，返程所需的时间则为-03378年，总共旅行所需的时间为03333年。当时间为03333年时，停机坪那里凭空诞生出的两艘飞船，一艘停留，另一艘飞船以2980c的速度（相对于地球）倒着前往X行星。最终，两艘飞船同时抵达X行星并发生湮灭事件，时间为06711年，它们离地球的距离为1007光年。
奇怪的是，地球上的你不会注意到此时与之前进行超光速旅行的飞船有什么不同。如果速度是15c的话，那么时间为03333年，你会看见两艘飞船出现在停机坪那里，不过当时间为1074年时，你才能看见两艘飞船同时抵达X行星并发生湮灭事件。
1995c：总共旅行的时间将变为0
然后我们就来说说1995c。当飞船以此速度旅行时，会出现返程所需的时间是去程所需的时间的相反数，也就是说，飞船总共旅行的时间将变为0。这样，飞船从发射台上起飞的同时，停机坪上就会凭空诞生出两艘实实在在的飞船，一艘停留，另一艘飞船也以1995c的速度离开地球。最终，两艘飞船同时抵达X行星并发生湮灭事件，时间为0 5038年，它们离地球的距离为1005光年。而地球上的你看到湮灭事件时，时间已是1055年。
1995c以上：在发射前返回的飞船
如果飞船的速度大于199 5c呢？你可能猜到了，飞船总共旅行地球的时间将变为负数。这样，在飞船还没有发射之前，停机坪上就会凭空诞生出两艘实实在在的飞船，一艘停留，另一艘飞船倒着飞往X行星。过了一段时间，飞船才从发射台上起飞。之后，空中的两艘飞船会同时抵达X行星并发生湮灭。例如，如果速度是30c的话，那么去程所需的时间为03344年，返程所需的时间为-06711年，这样，总共旅行的时间为-03367年，也就是说飞船发射前的03367年，飞船就已经回来了。从发射台升空的飞船与从停机坪来开的飞船会在03344年在X行星相遇并发生湮灭，它们与地球的距离为1003光年。地球上的你会在1036年看到湮灭事件。
从停留在停机坪上的飞船走出来的宇航员，可以回顾着自己这趟旅程，之后宇航员还可以去看自己飞船的发射过程。那么这时，类似于祖父悖论的时间悖论就会可能会上演：提前回来的宇航员说，X行星有着外星怪物，差点要了自己的命，所以宇航员阻止了之后飞船的发射。那么如果阻止成功了，那么怎么会有经历过旅行的宇航员回来去阻止发射呢？
鉴于时间悖论的存在，我们可以说飞船的速度不能大于1995c。或者，我们可以假设存在某种物理学机制，使得宇航员不管做什么都无法干扰飞船的发射。或者，也可以假设，飞船一旦开始逆着时间进行旅行，飞船以及宇航员就会进入平行的世界。也可以说，提前回来的宇航员来自于另一个平行世界，即使阻止成功了，也不会发生悖论。阻止成功之后，这个世界将会有两个一模一样的宇航员，他们之间唯一的区别将是一个经历过这次旅行，另一个没有经历过。
如果飞船的速度变为无限大呢？很显然，飞船会立刻抵达X行星，不过从X行星返回到地球的时间不是0，而是-10 0 0年。也就是说在发射前一年，飞船就回来了。另外，如果X行星离地球更远，或者X行星远离地球的速度越大，那么飞船回来的时间就会越早。
奇怪而令人深思的设定
总之，超光速旅行并不总是意味着回到过去。另外，飞船超光速旅行时，有时还会产生两个额外的飞船。
你可能会感到奇怪，为什么涅米罗夫要设定一个远离地球的X行星呢？这其实是为了讨论方便而设立的，因为在这种情况下有可能出现飞船在发射前就返回的现象。如果没有X行星，我们也可以假设飞船在天空中某个几何点掉头，速度变化的多少要相对于原来运动时的速度，这样就可能出现提前返回的现象。
如果我们设定飞船从X行星返回时的速度相对于地球变为某个值时，不管这个值是多少，你怎么算，都无法产生返回地球的时间小于0的情况，这样就无法出现提前返回的现象。
涅米罗夫的研究引发了很多问题。例如，物体运动的速度超过光速之后，狭义相对论中的那些公式真的还能管用？这个超光速旅行，是否能揭示量子力学中某些看似超光速的现象呢？（例如量子纠缠现象，即单独干扰其中任意一个粒子，会不可避免地瞬时影响到另外一个粒子的性质。）另外从发射台起飞的飞船里，宇航员能否看到另一艘倒着飞行的飞船？涅米罗夫只研究了固定在地球上的惯性系上的场景，还没有去详细研究其的情况，不过他发现，虽然地球上的你可以看见一艘具有负能量的飞船倒着飞向X行星，但对于某些坐标系里的观测者来说，会认为不存在这艘负能量的飞船，那么这种悖论如何解决？
你也不要想着计划建造飞船准备来看看事情究竟怎样。涅米罗夫的研究结果不可能在现实中发生。“我不相信你可以建造一个可比光更快的飞船。”涅米罗夫说道。尽管如此，他的研究仍具有启发性。
超光速
超光速(faster-than-light, FTL或称superluminality)会成为一个讨论题目，源自于相对论中对于局域物体不可超过真空中光速c的推论限制，光速成为许多场合下速率的上限值。在此之前的牛顿力学并未对超光速的速度作出限制。而在相对论中，运动速度和物体的其它性质，如质量甚至它所在参考系的时间流逝等，密切相关，速度低于（真空中）光速的物体如果要加速达到光速，其质量会增长到无穷大因而需要无穷大的能量，而且它所感受到的时间流逝甚至会停止（如果超过光速则会出现“时间倒流”），所以理论上来说达到或超过光速是不可能的（至于光子，那是因为它们永远处于光速，而不是从低于光速增加到光速）。但也因此使得物理学家（以及普通大众）对于一些“看似”超光速的物理现象特别感兴趣。
超光速存在吗？
2000年7月，由于英国《自然》（Nature,2000,406:277）杂志发表了一篇关于“超光速”实验的论文，引起了人们对超光速倒底是否存在的讨论。其实对在介质中使光脉冲的群速度超过真空中光速c， 科学家们早有研究，而Nature中报道的这个实验就是实现了这种想法。但是这并非是人们想象的那种所谓违反因果律（或者相对论）的超光速，为了说明这个问题，让我们看一看由华人科学家王力军所做的这个实验。
光脉冲是由不同频率、振幅、相位的光波组成的波包，光脉冲的每个成分的速度称为相速度，波包峰的速度称为群速度。在真空中二者是相同的，但是在介质中如我们所知道的存在如下的群速度与介质。
折射率的关系：
vg = c / ng ， ng = n + ω(dn/dω)
显然在一定的情况下（如反常色散很强的介质）可以出现负的群速度，此时，光脉冲在介质中传播比真空中花的时间短，其差ΔT = (L/v) - (L/c)达到绝对值足够大时就可以观察到“超光速”现象，即“光脉冲峰值进入介质以前，在另一边已经有脉冲峰出射了”（由王力军原文译）。
那么这种超光速是不是违背因果率呢？我们仔细考查王的实验就会发现，出射光脉冲虽然是在入射脉冲峰值进入介质之前出现的，但在这之前入射脉冲的前沿早已进入介质了（如图），因此出射脉冲可以看作是由入射脉冲前沿与介质相互作用产生 的。其实王的实验重要意义正在于实现了可观测的负群速度的这一现象，而不是像媒体炒作的那样发现了什么“超光速”，负的群速度在这里就不能理解为光的速度了，它也不是能量传输的速度。当然，这一实验本身就说明我们人类对光的认识又前进了一步。对这个实验的解释只凭折射率与群速度的关系这个公式是远远不够的，这其中包含了量子干涉的效应，涉及到对光的本质的认识，揭开蒙在“超光速实验”头上的面纱，仍然是科学家们奋斗的目标。
很多人在了解了这个实验后就会想到能否用这种“超光速”效应来传递信息，在王的实验中，“超光速”的脉冲不能携带有用的信息，因此也就无从谈起信息的超光速传递，同样能量的超光速传输也是不行的。
与超光速实验具有相同轰动效应的是另一种“超光速”现象
quantum teleportation即量子超空间传输（或量子隐形传态），这个奇妙的现象因其与量子信息传递及量子计算机的实现有密切联系而引起人们的关注。所谓超空间，就是量子态的传输不是在我们通常的空间进行，因此就不会受光速极限的制约，瞬时地使量子态从甲地传输到乙地（实际上是甲地粒子的量子态信息被提取瞬时地在乙地粒子上再现），这种量子信息的传递是不需要时间的，是真正意义的超光速（也可理解为超距作用）。在量子超空间传输的过程中，遵循量子不可克隆定律，通过量子纠缠态使甲乙粒子发生关联，量子态的确定通过量子测量来进行，因此当甲粒子的量子态被探测后甲乙两粒子瞬时塌缩到各自的本征态，这时乙粒子的态就包含了甲粒子的信息。这种信息的传递是“超光速”的。
但是，如果一位观测者想要马上知道传送的信息是什么，这是不可能的，因为此时粒子乙仍处于量子叠加态，对它的测量不能得到完全的信息，我们必须知道对甲粒子采取了什么测量，所以不得不通过现实的信息传送方式（如电话，网络等）告诉乙地的测量者甲粒子此时的状态。最终，我们获得信息的速度还是不能超过光速！量子超空间传输的实验已在1997年实现了（见Nature,390,5751997）。
以上两个超光速的方案目前还只处于理论探讨和实验阶段，离实用还有很远的距离，而且这两个问题都涉及到物理学的本质，实验现象及其解释都在争论之中。
相对论问答——超光速
人们所感兴趣的超光速，一般是指超光速传递能量或者信息。根据狭义相对论，这种意义下的超光速旅行和超光速通讯一般是不可能的。目前关于超光速的争论，大多数情况是某些东西的速度的确可以超过光速，但是不能用它们传递能量或者信息。但现有的理论并未完全排除真正意义上的超光速的可能性。
首先讨论第一种情况：并非真正意义上的超光速。
1．切伦科夫效应
媒质中的光速比真空中的光速小。粒子在媒质中的传播速度可能超过媒质中的光速。在这种情况下会发生辐射，称为切仑科夫效应。这不是真正意义上的超光速，真正意义上的超光速是指超过真空中的光速。
2．第三观察者
如果A相对于C以06c的速度向东运动，B相对于C以06c的速度向西运动。对于C来说，A和B之间的距离以12c的速度增大。这种“速度”--两个运动物体之间相对于第三观察者的速度--可以超过光速。但是两个物体相对于彼此的运动速度并没有超过光速。在这个例子中，在A的坐标系中B的速度是088c。在B的坐标系中A的速度也是088c。
3．影子和光斑
在灯下晃动你的手，你会发现影子的速度比手的速度要快。影子与手晃动的速度之比等于它们到灯的距离之比。如果你朝月球晃动手电筒，你很容易就能让落在月球上的光斑的移动速度超过光速。遗憾的是，不能以这种方式超光速地传递信息。
4．刚体
敲一根棍子的一头，振动会不会立刻传到另一头？这岂不是提供了一种超光速通讯方式？很遗憾，理想的刚体是不存在的，振动在棍子中的传播是以声速进行的，而声速归根结底是电磁作用的结果，因此不可能超过光速。（一个有趣的问题是，竖直地拎着一根棍子的上端，突然松手，是棍子的上端先开始下落还是棍子的下端先开始下落？答案是上端。）
5．相速度
光在媒质中的相速度在某些频段可以超过真空中的光速。相速度是指连续的（假定信号已传播了足够长的时间，达到了稳定状态）的正弦波在媒质中传播一段距离后的相位滞后所对应的“传播速度”。很显然，单纯的正弦波是无法传递信息的。要传递信息，需要把变化较慢的波包调制在正弦波上，这种波包的传播速度叫做群速度，群速度是小于光速的。（译者注：索末菲和布里渊关于脉冲在媒质中的传播的研究证明了有起始时间的信号[在某时刻之前为零的信号]在媒质中的传播速度不可能超过光速。）
6超光速星系
朝我们运动的星系的视速度有可能超过光速。这是一种假象，因为没有修正从星系到我们的时间的减少。
举一个例子：假如我们测量一个目前离我们10光年的星系，它的运动速度为2/3 c。
现在测量，测出的距离却是30光年，因为它当时发出的光到时，星系恰到达10光年处；
3年后，星系到了8光年处，那末视距离为8光年的3倍，即24光年。
结果，3年中，视距离减小了6光年……
7．相对论火箭
地球上的人看到火箭以08c的速度远离，火箭上的时钟相对于地球上的人变慢，是地球时钟的06倍。如果用火箭移动的距离除以火箭上的时间，将得到一个“速度”是4/3 c。因此，火箭上的人是以“相当于”超光速的速度运动。对于火箭上的人来说，时间没有变慢，但是星系之间的距离缩小到原来的06倍，因此他们也感到是以相当于4/3 c的速度运动。这里问题在于这种用一个坐标系的距离除以另一个坐标系中的时间所得到的数不是真正的速度。
8．万有引力传播的速度
有人认为万有引力的传播速度超过光速。实际上万有引力以光速传播。
9．EPR悖论
1935年Einstein，Podolski和Rosen发表了一个思想实验试图表明量子力学的不完全性。他们认为在测量两个分离的处于entangled state的粒子时有明显的超距作用。Ebhard证明了不可能利用这种效应传递任何信息，因此超光速通信不存在。但是关于EPR悖论仍有争议。
10．虚粒子
在量子场论中力是通过虚粒子来传递的。由于海森堡不确定性这些虚粒子可以以超光速传播，但是虚粒子只是数学符号，超光速旅行或通信仍不存在。
11．量子隧道
量子隧道是粒子逃出高于其自身能量的势垒的效应，在经典物理中这种情况不可能发生。计算一下粒子穿过隧道的时间，会发现粒子的速度超过光速。
Ref: T E Hartman, J Appl Phys 33, 3427 (1962)
一群物理学家做了利用量子隧道效应进行超光速通信的实验：他们声称以47c的速度穿过114cm宽的势垒传输了莫扎特的第40交响曲。当然，这引起了很大的争议。大多数物理学家认为，由于海森堡不确定性，不可能利用这种量子效应超光速地传递信息。如果这种效应是真的，就有可能在一个高速运动的坐标系中利用类似装置把信息传递到过去。
Ref: W Heitmann and G Nimtz, Phys Lett A196, 154 (1994); A Enders and G Nimtz, Phys Rev E48, 632 (1993)
Terence Tao认为上述实验不具备说服力。信号以光速通过114cm的距离用不了04纳秒，但是通过简单的外插就可以预测长达1000纳秒的声信号。因此需要在更远距离上或者对高频随机信号作超光速通信的实验。
12 卡西米(Casimir)效应
当两块不带电荷的导体板距离非常接近时，它们之间会有非常微弱但仍可测量的力，这就是卡西米效应。卡西米效应是由真空能(vacuum energy)引起的。Scharnhorst的计算表明，在两块金属板之间横向运动的光子的速度必须略大于光速（对于一纳米的间隙，这个速度比光速大10-24）。在特定的宇宙学条件下（比如在宇宙弦(cosmicstring)的附近[假如它们存在的话]），这种效应会显著得多。但进一步的理论研究表明不可能利用这种效应进行超光速通信。
Ref: K Scharnhorst, Physics Letters B236, 354 (1990) S Ben-Menahem, Physics Letters B250, 133 (1990) Andrew Gould (Princeton, Inst Advanced Study) IASSNS-AST-90-25Barton & Scharnhorst, J Phys A26, 2037 (1993)
13．宇宙膨胀
哈勃定理说：距离为D的星系以HD的速度分离。H是与星系无关的常数，称为哈勃常数。距离足够远的星系可能以超过光速的速度彼此分离，但这是相对于第三观察者的分离速度。
14．月亮以超光速的速度绕着我旋转！
当月亮在地平线上的时候，假定我们以每秒半周的速度转圈儿，因为月亮离我们385,000公里，月亮相对于我们的旋转速度是每秒121万公里，大约是光速的四倍多！这听起来相当荒谬，因为实际上是我们自己在旋转，却说是月亮绕这我们转。但是根据广义相对论，包括旋转坐标系在内的任何坐标系都是可用的，这难道不是月亮以超光速在运动吗？
问题在于，在广义相对论中，不同地点的速度是不可以直接比较的。月亮的速度只能与其局部惯性系中的其他物体相比较。实际上，速度的概念在广义相对论中没多大用处，定义什么是“超光速”在广义相对论中很困难。在广义相对论中，甚至“光速不变”都需要解释。爱因斯坦自己在《相对论：狭义与广义理论》第76页说“光速不变”并不是始终正确的。当时间和距离没有绝对的定义的时候，如何确定速度并不是那么清楚的。
尽管如此，现代物理学认为广义相对论中光速仍然是不变的。当距离和时间单位通过光速联系起来的时候，光速不变作为一条不言自明的公理而得到定义。在前面所说的例子中，月亮的速度仍然小于光速，因为在任何时刻，它都位于从它当前位置发出的未来光锥之内。
15．明确超光速的定义
第一部份列举的各种似是而非的“超光速”例子表明了定义“超光速”的困难。象影子和光斑的“超光速”不是真正意义的超光速，那么，什么是真正意义上的超光速呢？
在相对论中“世界线”是一个重要概念，我们可以借助“世界线”来给“超光速”下一个明确定义。
什么是“世界线”？我们知道，一切物体都是由粒子构成的，如果我们能够描述粒子在任何时刻的位置，我们就描述了物体的全部“历史”。想象一个由空间的三维加上时间的一维共同构成的四维空间。由于一个粒子在任何时刻只能处于一个特定的位置，它的全部“历史”在这个四维空间中是一条连续的曲线，这就是“世界线”。一个物体的世界线是构成它的所有粒子的世界线的集合。
不光粒子的历史可以构成世界线，一些人为定义的“东西”的历史也可以构成世界线，比如说影子和光斑。影子可以用其边界上的点来定义。这些点并不是真正的粒子，但它们的位置可以移动，因此它们的“历史”也构成世界线。
四维时空中的一个点表示的是一个“事件”，即三个空间坐标加上一个时间坐标。任何两个“事件”之间可以定义时空距离，它是两个事件之间的空间距离的平方减去其时间间隔与光速的乘积的平方再开根号。狭义相对论证明了这种时空距离与坐标系无关，因此是有物理意义的。
时空距离可分三类：类时距离：空间间隔小于时间间隔与光速的乘积类光距离：空间间隔等于时间间隔与光速的乘积类空距离：空间间隔大于时间间隔与光速的乘积
下面我们需要引入“局部”的概念。一条光滑曲线，“局部”地看，非常类似一条直线。类似的，四维时空在局部是平直的，世界线在局部是类似直线的，也就是说，可以用匀速运动来描述，这个速度就是粒子的瞬时速度。
光子的世界线上，局部地看，相邻事件之间的距离都是类光的。在这个意义上，我们可以把光子的世界线说成是类光的。
任何以低于光速的速度运动的粒子的世界线，局部的看，相邻事件之间的距离都是类时的。在这个意义上，我们可以把这种世界线说成是类时的。
而以超光速运动的粒子或人为定义的“点”，它的世界线是类空的。这里说世界线是类空的，是指局部地看，相邻事件的时空距离是类空的。
因为有可能存在弯曲的时空，有可能存在这样的世界线：局部地看，相邻事件的距离都是类时的，粒子并没有超光速运动；但是存在相距很远的两个事件，其时空距离是类空的。这种情况算不算超光速呢？
这个问题的意义在于说明既可以定义局部的“超光速”，也可以定义全局的“超光速”。即使局部的超光速不可能，也不排除全局超光速的可能性。全局超光速也是值得讨论的。
总而言之，“超光速”可以通过类空的世界线来定义，这种定义的好处是排除了两个物体之间相对于第三观察者以“超光速”运动的情况。
下面来考虑一下什么是我们想超光速传送的“东西”，主要目的是排除“影子”和“光斑”之类没用的东西。粒子、能量、电荷、自旋、信息是我们想传送的。有一个问题是：我们怎么知道传送的东西还是原来的东西？这个问题比较好办，对于一个粒子，我们观察它的世界线，如果世界线是连续的，而且没有其他粒子从这个粒子分离出来，我们就大体可以认为这个粒子还是原来那个粒子。
显然，传送整个物体从技术上来讲要比传送信息困难得多。现在我们已经可以毫无困难地以光速传递信息。从本质上讲，我们只是做到了把信息放到光子的时间序列上去和从光子的时间序列中重新得到人可读的信息，而光子的速度自然就是光速。
类似地，假如快子（tachyons，理论上预言的超光速粒子）真的存在的话，我们只需要发现一种能够控制其产生和发射方向的技术，就可以实现超光速通信。
极其可能的是，传送不同的粒子所需要的代价是极其不同的，更经济的办法是采用复制技术。假如我们能够得到关于一个物体的全部信息，并且我们掌握了从这些信息复制原物体的技术，那么超光速通信与超光速旅行是等价的。
科幻小说早就有这个想法了，称之为远距离传真(teleport)。简单的说，就是象传真一样把人在那边复制一份，然后把这边的原件销毁，就相当于把人传过去了。当然问题是象人这种有意识的复杂物体能否复制。
16．无限大的能量
E = mc^2/sqrt(1 - v^2/c^2)
上述公式是静止质量为m的粒子以速度v运动时所具有的能量。
很显然，速度越高能量越大。因此要使粒子加速必须要对它做功，做的功等于粒子能量的增加。
注意当v趋近于c时，能量趋于无穷大，因此以通常加速的方式使粒子达到光速是不可能的，更不用说超光速了。
但是这并没有排除以其他方式使粒子超光速的可能性。
粒子可以衰变成其他粒子，包括以光速运动的光子（光子的静止质量为零，因此虽以光速运动，其能量也可以是有限值，上述公式对光子无效）。衰变过程的细节无法用经典物理学来描述，因此我们无法否定通过衰变产生超光速粒子的可能性()。
另一种可能性是速度始终高于光速的粒子。既然有始终以光速运动的光子，有始终以低于光速的速度运动的粒子，为什么不会有始终以高于光速的速度运动的粒子呢？
问题是，如果在上述公式中v>c，要么能量是虚数，要么质量是虚数。假如存在这样的粒子，虚数的能量与质量有没有物理意义呢？应该如何解释它们的意义？能否推出可观测的预言？
只要找到这种粒子存在的证据，找到检测这种粒子的方法，找到使这种粒子的运动发生偏转的方法，就能实现超光速通信。
17．量子场论
到目前为止，除引力外的所有物理现象都符合粒子物理的标准模型。标准模型是一个相对论量子场论，它可以描述包括电磁相互作用、弱相互作用、强相互作用在内的三种基本相互作用以及所有已观测到的粒子。根据这个理论，任何对应于两个在有类空距离的事件处所作物理观测的算子是对易的(any pair of operators corresponding to physical observables at space-time events which are separated by a space like interval commute)。原则上讲，这意味着任何作用不可能以超过光速的速度传播。
但是，没有人能证明标准模型是自洽的(self-consistent)。很有可能它实际上确实不是自洽的。无论如何，它不能保证将来不会发现它无法描述的粒子或相互作用。也没有人把它推广到包括广义相对论和引力。很多研究量子引力的人怀疑关于因果性和局域性的如此简单的表述能否作这样的推广。总而言之，在将来更完善的理论中，无法保证光速仍然是速度的上限。
18．祖父悖论（因果性）
反对超光速的最好证据恐怕莫过于祖父悖论了。根据狭义相对论，在一个参考系中超光速运动的粒子在另一坐标系中有可能回到过去。因此超光速旅行和超光速通信也意味着回到过去或者向过去传送信息。如果时间旅行是可能的，你就可以回到过去杀死你自己的祖父。这是对超光速强有力的反驳。但是它不能排除这种可能性，即我们可能作有限的超光速旅行但不能回到过去。另一种可能是当我们作超光速旅行时，因果性以某种一致的方式遭到破坏。
总而言之，时间旅行和超光速旅行不完全相同但有联系。如果我们能回到过去，我们大体上也能实现超光速旅行。
第三部份：未定论的超光速的可能性
19．快子(tachyon)
快子是理论上预言的粒子。它具有超过光速的局部速度（瞬时速度）。它的质量是虚数，但能量和动量是实数。 有人认为这种粒子无法检测（译注：那这种预言有什么意义:-)），但实际未必如此。影子和光斑的例子就说明超过光速的东西也是可以观测到的。
目前尚无快子存在的实验证据，绝大多数人怀疑它们的存在。有人声称在测Tritium贝塔衰变放出的中微子质量的实验中有证据表明这些中微子是快子。这很让人怀疑，但不能完全排除这种可能。
快子理论的问题，一是违反因果性，二是快子的存在使真空不稳定。后者可以在理论上避免，但那样就无法实现我们想要得超光速通信了。
实际上，大多数物理学家认为快子是场论的病态行为的表现，而公众对于快子的兴趣多是因为它们在科幻作品中出现得次数很多。
20．虫洞
关于全局超光速旅行的一个著名建议是利用虫洞。虫洞是弯曲时空中连接两个地点的捷径，从A地穿过虫洞到达B地所需要的时间比光线从A地沿正常路径传播到B地所需要的时间还要短。虫洞是经典广义相对论的推论，但创造一个虫洞需要改变时空的拓扑结构。这在量子引力论中是可能的。
开一个虫洞需要负能量区域，Misner和Thorn建议在大尺度上利用Casimir效应产生负能量区域。Visser建议使用宇宙弦。这些建议都近乎不切实际的瞎想。具有负能量的怪异物质可能根本就无法以他们所要求的形式存在。
Thorn发现如果能创造出虫洞，就能利用它在时空中构造闭合的类时世界线，从而实现时间旅行。有人认为对量子力学的多重性(multiverse)解释可以用来消除因果性悖论，即，如果你回到过去，历史就会以与原来不同的方式发生。
Hawking认为虫洞是不稳定的，因而是无用的。但虫洞对于思想实验仍是一个富有成果的区域，可以用来澄清在已知的和建议的物理定律之下，什么是可能的，什么是不可能的。
Refs: W G Morris and K S Thorne, American Journal of Physics 56, 395-412 (1988) W G Morris, K S Thorne, and U Yurtsever, Phys Rev Letters 61, 1446-9 (1988) Matt Visser, Physical Review D39, 3182-4 (1989) see also "Black Holes and Time Warps" Kip Thorn, Norton & co (1994) For an explanation of the multiverse see, "The Fabric of Reality" David Deutsch, Penguin Press
21．曲相推进(warp drive)
曲相推进是指以特定的方式让时空弯曲，从而使物体超光速运动。Miguel Alcubierre因为提出了一种能实现曲相推进的时空几何结构而知名。时空的弯曲使得物体能以超光速旅行而同时保持在一条类时世界线上。跟虫洞一样，曲相推进也需要具有负能量密度的怪异物质。即使这种物质存在，也不清楚具体应如何布置这些物质来实现曲相推进。
对时光倒流的理解
所谓“时光倒流”就是光的多普勒效应。 并不是“时间”倒流，而是世界的感觉“倒流”。 与声音可以类比，都是波粒二象性。 多普勒效应根本上是由于波的传播速度是绝对的，只与介质有关，与声源和接受物体运动状况无关。 换句话说，波的传播应以介质作为参考系。 突破光速屏障时会有“光障”（类似“声障”） 现象可与超音速飞行类比，并不是不可能。
(转）
这是爱因斯坦相对论的一个推论，理论上很难理解，但是举个例子，可以比较容易明白些吧。
比如你看着眼前的一棵大树，正常情况下，你看到的树，其实是很短一段时间以前的树。因为树反射的光线，传到你的眼睛是需要时间的。所以，你看到的实际上是过去的树，虽然过去的时间很短。
好了，假如在某个时刻，你还是看着这棵树，但是，你却以光速向后退，你看到什么了？你这时看到的就是那一时刻的树，而且不再是过去的树，将永远是你看着的那个时刻的树。这时，从空看的角度看，对你来说好像时间停止了。
同样，当你以超过光速向后退的时候，你再看到的树，就不是那个时刻的树，而是那棵树之前的样子了，就是那棵树之前发出的光。从空间来看，你好像看到了那棵树的过去的样子了。这个观点，被认为是时光倒流的情景解释。
所以，实际上爱因斯坦的理论必须假定光速是不能超越的，否则就会出现时光倒流的场景。这与人眼接受光所看到的现实，和很多定理或规律相矛盾。不过，真的快于光速的东西，也许还是的存在的呢。未来世界，还等着有志的人去发现吧。
目前超过光速的速度还没有被发现，但是这只是暂时的，科学家曾经说过想要速度超过光速那么这就需要它本身的质量无限大，所以超过光速的速度是存在的，只不过现在还没有被发现而已。曾经有科学家说速度一旦超过了广度，那么人类就可以运用它来穿越过去以及穿越未来，但是一旦发现有超过光速的速度，其实是不可以穿越的，只不过是我们可以看到过去发生的事情。
曾经有科学家这么来解说光速，如果两年前你用电灯筒往天上照，那么在三秒的时间就可以实现光到了天上，而如果有速度超过光速，那么你就可以利用这个速度看到两年前你照出去的光。而如果你的速度更快那么你能看到的过去也就更加久远，当一种速度非常大，甚至可以看到上万年之前发生的事情。
在1905年爱因斯坦曾经说过任何物体在真空的状态下它的速度都不可能超过光的速度，也就是不可能超过每秒三十万公里的速度。但是通过这些年来科学家的研究发现光的速度每秒三十万公里并不是光速的极限，因为这个速度只是在真空的状态下，而且这一个速度也是存在于有质量的物体之上，但是光波是没有质量的，所以就有科学家得出结论光的速度并不是恒定的，它可以传播得更快。
而现在科学家发现黑洞可以吞噬光，这也就说明了黑洞的吞噬速度其实是大于光的速度的，而如果人类想要利用比光还大的速度还需要不断的努力研究。我们期待着那一天可以看到过去发生的事情，而这些事情不是通过影片的记录，而是通过比光速传播还快的速度，我们相信那一天很快就来到。
最近看了一部科教片。其中提到黑洞能把恒星吸进去。而且怀疑我们是不是也是在黑洞以内？
我推测我们正是在黑洞以内，而且是同时存在一个空间中的两个黑洞，只有在这样的位置上时才有了时间的存在。时间是连续的，这是我们感觉到的（我们在一秒一秒钟的衰老）。但是是什么让时间连续的呢？应该是黑洞，是两个黑洞，两个互相吞戳、共存在一个空间里的超大黑洞。这两个黑洞是重合的。这样我们的世界就在两个黑洞之间相互转换，才产生了时间，才让我们能到下一秒钟。
这样假设后我们能解释更多的事件。先来解释你的超光速后能否到达过去的问题。
黑洞能把光吸入，因为按广义相对论，光速不够快，所以逃离不了黑洞，（例：飞机数度不够快时逃离不了地球的引力，只有达到第二宇宙速度每秒112公里时才能摆脱地球引力的束缚，离开地球）以此理论，如果大于光速后，或者明确说是速度大于黑洞的引力的束缚时，就可以逃离黑洞。接下来，就可以不被前面所提到两个黑洞之间吞戳，而可以停在其中一次吞戳之后和被下次吞戳之前，而你的感受应该是时间停止了，当找到最后一次吞戳时的路径后，继续以刚才的速度往回移动，你又会到达倒数第二次被两黑洞之一吞戳之后和刚逃出的黑洞之前的两个黑洞之间的世界。这样就回到了上一秒钟。也就是回到了过去，也就是你感觉时间倒流了。 这样以这个速度和方向继续移动，当你想停下来时就是你想回到的时间。
那么能不能到未来呢？可以，当现在的位置还没有被下一次被黑洞吞掉之前你先一步进入那个黑洞，那么你就到了下一秒中，再以逃离黑洞的速度回来，你就是去了一次未来的下一秒钟。
告诉你也可以 不过是顺着来想的 错了不负责 以后你的思维固化了 也不负责哦 嘻嘻 小心点
假设你看见另外一个你做垂直于你视线无限地接近光速的前进 你会看见他附近的光线都扭曲了 因为质量无限大 引力也无限大 空间的弯曲率也无穷大 还会看见你渐渐地变成一面"人" 是一面哦 因为物体会在前进方向缩小
然后你就看不到另外一个你了 因为他已经光速了 变成了二维人 不是三维人 你看不到 而且 另外一个你所在的地方会变成黑色 是自然界里最黑的黑色
我们转到另外一个你看看 另外一个你看见世界都停止了 然后 你超过了光速 你会发现世界在倒流 因为你已经追上了以前的光线 看到了以前的世界 但是 你已经超过光速了 质量变成了虚数 你不是实体了 而是一个虚体 所以 你对以前的时世界改变不了 如果你想试着改动以前的世界 你会发现已经质量为虚数 所以你不可能和以前的世界的光线发生相互作用 你也就改变不了世界
以上纯属YY YY无罪 错了别怪我 哈哈哈
