宇宙中光速是最快的？科學(xué)家：在這幾個(gè)速度面前顯得很慢

根據(jù)科學(xué)家的研究我們能夠知道，宇宙中最快的飛行速度就是光速，光速大約是每秒30萬公里，光速一秒鐘能夠繞地球7圈半，地球和月球的平均距離大約是38萬公里，光從月球傳播到地球大約需要1.28秒，比人類感知的瞬間還要快，光從太陽傳播到地球需要大約8分20秒，人類目前最快的航天器，從地球前往太陽需要6個(gè)月的時(shí)間，根據(jù)愛因斯坦的理論，任何有質(zhì)量的物質(zhì)它的飛行速度都不可能達(dá)到光速，只能夠無限接近光速，對(duì)于人類來說，光速非常快，但是在浩瀚的宇宙中，還有比光速更快的飛行速度，光速和它們相比，顯得非常慢，下面我們就一起來看看這些超光速的運(yùn)動(dòng)有哪些。

第一個(gè)超光速現(xiàn)象——宇宙膨脹的速度

現(xiàn)代科學(xué)認(rèn)為，我們的宇宙誕生于138億年前，當(dāng)時(shí)有一顆奇點(diǎn)發(fā)生了爆炸，奇點(diǎn)是一個(gè)質(zhì)量無限大、能量無限大、熱量無限大、密度無限大、體積無限小的點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)爆炸以后，我們的宇宙快速的向四周膨脹，經(jīng)過漫長(zhǎng)的時(shí)間，宇宙才膨脹成我們現(xiàn)在所看到的樣子，根據(jù)哈勃定律，星系的退行速度和距離成正比，當(dāng)前哈勃常數(shù)約為67.8 km/s/Mpc，這意味著每增加326萬光年的距離，退行速度就增加67.8公里/秒。計(jì)算可得，當(dāng)兩個(gè)星系之間的距離超過約140億光年時(shí)，它們因空間膨脹而相互遠(yuǎn)離的速度就會(huì)超過光速。目前可觀測(cè)宇宙的半徑大約是465億光年，這意味著這一邊界處的星系，其退行速度已經(jīng)達(dá)到了光速的3倍以上。

科學(xué)家認(rèn)為，宇宙膨脹的速度之所以能夠有這么快，核心驅(qū)動(dòng)力可能是暗能量，觀測(cè)表明，暗能量約占宇宙總能量密度的68%，它具有負(fù)壓強(qiáng)，導(dǎo)致宇宙膨脹自約50億年前開始加速。這一結(jié)論得到了Ia型超新星觀測(cè)、宇宙微波背景輻射（CMB）和大尺度結(jié)構(gòu)等多重證據(jù)的支持。主流的Λ-CDM模型將暗能量視為愛因斯坦引入的宇宙學(xué)常數(shù)（Λ），該模型與現(xiàn)有觀測(cè)數(shù)據(jù)高度吻合。更早時(shí)期，宇宙還經(jīng)歷過一次極端的“暴漲階段”——在大爆炸后約10?3?至10?32秒內(nèi)，宇宙空間在極短時(shí)間內(nèi)膨脹了至少102?倍，其膨脹速度遠(yuǎn)超光速。暴漲理論成功解釋了宇宙的均勻性、平坦性和結(jié)構(gòu)起源等問題，是現(xiàn)代宇宙學(xué)的基石之一。

總體來說，宇宙膨脹的速度之所以能夠超越光速，是因?yàn)樗强臻g自身的擴(kuò)張，而非物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)，其速度隨著距離累積增加，在大約140億光年外即可超越光速，在可觀測(cè)宇宙邊緣已經(jīng)達(dá)到了數(shù)倍光速，這一現(xiàn)象由暗能量驅(qū)動(dòng)，并且在早期宇宙的暴漲階段達(dá)到了極限。

第二個(gè)超光速現(xiàn)象——曲速引擎技術(shù)

曲速引擎的核心原理是讓飛船所在的空間本身發(fā)生扭曲，而非讓飛船在傳統(tǒng)空間中加速到光速以上，根據(jù)愛因斯坦的廣義相對(duì)論，空間和時(shí)間可被質(zhì)量和能量扭曲，曲速引擎通過在飛船周圍制造空間扭曲泡，讓飛船乘著空間的波浪前進(jìn)，簡(jiǎn)單來說，它會(huì)在飛船前往壓縮空間，同時(shí)在后方拉伸空間，就像是一塊地毯的前端拉向自己，后端向前推，站在地?cái)偵系奈矬w不用動(dòng)，就能夠隨著地毯一起向前移動(dòng)，從狹義相對(duì)論來看，有質(zhì)量的物體加速到光速需要無窮大的能量，所以傳統(tǒng)方式無法超越光速，但是曲速引擎并不違反這個(gè)原理，因?yàn)轱w船本身始終處于曲速泡內(nèi)的平坦空間中，其相對(duì)于周圍的時(shí)空速度并未超越光速，沒有違反相對(duì)論。

根據(jù)物理學(xué)家米格爾·阿爾庫比雷1994年提出的“阿爾庫比雷度規(guī)”，曲速引擎的“曲速層級(jí)”與速度正相關(guān)。通常認(rèn)為曲速1級(jí)為光速，曲速9.9級(jí)約為光速的3052倍，而更高層級(jí)的曲速，如科幻作品中的曲速10級(jí)，理論上可達(dá)到光速的20萬倍以上。若以20萬倍光速飛行，人類跨越直徑10萬光年的銀河系僅需0.5年，到達(dá)距離地球1300光年的開普勒 - 452b僅需4.6小時(shí)，不過，這些速度目前更多是基于理論模型和科幻設(shè)定，現(xiàn)實(shí)中曲速引擎技術(shù)面臨諸多挑戰(zhàn)。制造曲速泡需要大量“奇異物質(zhì)”，這種物質(zhì)具有“負(fù)質(zhì)量”，能產(chǎn)生排斥性引力以拉伸后方時(shí)空、壓縮前方時(shí)空。但早期計(jì)算顯示，制造一個(gè)足以容納航天器的曲速泡，需要消耗相當(dāng)于整個(gè)木星質(zhì)量的奇異物質(zhì)，這幾乎不可能實(shí)現(xiàn)。

第三個(gè)超光速現(xiàn)象——量子糾纏

量子糾纏是量子力學(xué)中一個(gè)非常奇特而核心的現(xiàn)象，當(dāng)兩個(gè)或者多個(gè)粒子在相互作用后，它們的物理特性會(huì)形成一種整體關(guān)聯(lián)，無法單獨(dú)描述每個(gè)粒子的狀態(tài)，只能夠描述整個(gè)系統(tǒng)的聯(lián)合狀態(tài)，這意味著即使將這些粒子分隔非常遙遠(yuǎn)的距離，對(duì)其中一個(gè)粒子的測(cè)量會(huì)瞬間影響另一個(gè)粒子的狀態(tài)，仿佛它們之間存在一種超距聯(lián)系，這種現(xiàn)象最早由愛因斯坦、波多爾斯基和羅森在1935年的時(shí)候提出，愛因斯坦將其稱為是鬼魅般的超距作用，量子糾纏的速度到底有多快？這是很多人都關(guān)心的問題，從實(shí)驗(yàn)觀測(cè)來看，量子糾纏的關(guān)聯(lián)效應(yīng)確實(shí)表現(xiàn)出極快的響應(yīng)速度，有研究顯示，有研究顯示，在兩個(gè)糾纏粒子分別被測(cè)量的時(shí)間間隔短于光信號(hào)在它們之間傳播所需時(shí)間的情況下。

關(guān)聯(lián)依然成立，這表明糾纏作用的速度至少比光速快上萬倍，甚至在現(xiàn)有理論中被視為瞬時(shí)發(fā)生。但這并不意味著信息以超光速傳遞。簡(jiǎn)單來說就是，如果你將兩個(gè)配對(duì)好的粒子，其中一個(gè)粒子放在宇宙的最南邊，另一個(gè)粒子放在宇宙中的最北邊，那么只要我們影響其中一個(gè)粒子，那么另一個(gè)粒子也會(huì)受到影響，這個(gè)影響的速度是瞬間完成的，量子糾纏是一種超越經(jīng)典直覺的非定域關(guān)聯(lián)現(xiàn)象，其作用在實(shí)驗(yàn)上表現(xiàn)出遠(yuǎn)超光速的響應(yīng)特性，甚至接近“瞬時(shí)”，但它不傳遞信息，因此不違背相對(duì)論。它不是“速度”的勝利，而是量子世界整體性與關(guān)聯(lián)性的體現(xiàn)。

第四個(gè)超光速現(xiàn)象——蟲洞穿梭

蟲洞又稱愛因斯坦－羅森橋，是宇宙中連接兩個(gè)不同時(shí)空的狹窄隧道，蟲洞是在廣義相對(duì)論中容許存在的一種特殊結(jié)構(gòu)，它可以把時(shí)空中的兩個(gè)點(diǎn)直接連接起來，不管這兩點(diǎn)在空間距離上或時(shí)間間隔上相距多遠(yuǎn)。簡(jiǎn)單地說，“蟲洞”就是連接宇宙遙遠(yuǎn)區(qū)域間的時(shí)空細(xì)管。利用蟲洞的特性，我們就有可能在較短的時(shí)間內(nèi)完成遠(yuǎn)距離的空間旅行，或者進(jìn)行時(shí)間旅行。蟲洞也有可能是連接黑洞和白洞的時(shí)空隧道，所以也叫灰道。1916年奧地利物理學(xué)家路德維希 · 弗拉姆在研究卡爾 · 史瓦西對(duì)愛因斯坦場(chǎng)方程的解時(shí)提出了“描述兩個(gè)不同的時(shí)空區(qū)域由一個(gè)時(shí)空管道連接”； 1935年愛因斯坦及納森·羅森利用廣義相對(duì)論進(jìn)一步探索了弗拉姆的理論，他們一起提出了連接兩個(gè)不同時(shí)空點(diǎn)的橋梁的概念—愛因斯坦-羅森橋；1957年，物理學(xué)家惠勒首次采用“蟲洞”稱呼這一時(shí)空橋梁。

不少學(xué)者認(rèn)為，黑洞可能是蟲洞的一部分，畢竟黑洞能夠不斷的吞噬物質(zhì)，這些被吞噬的物質(zhì)到底去了哪里？有一些科學(xué)家認(rèn)為，被黑洞吞噬的物質(zhì)可能去了另一個(gè)時(shí)空，在黑洞的另一邊可能存在一個(gè)更加神秘的天體白洞，白洞是廣義相對(duì)論方程推導(dǎo)得出的一種理論天體，與黑洞的“吞噬一切”相反，它被定義為“只向外噴射物質(zhì)和能量，不吸收任何外部物質(zhì)”的特殊天體，目前尚未有確鑿的觀測(cè)證據(jù)證明其存在。白洞會(huì)持續(xù)向外噴射高能粒子、輻射和氣體流，這些物質(zhì)源自白洞內(nèi)部，而非外部吸入。與黑洞的“事件視界”（任何物質(zhì)進(jìn)入后都無法逃逸）相對(duì)，白洞的“事件視界”是“單向屏障”——內(nèi)部物質(zhì)能穿出視界向外擴(kuò)散，但外部物質(zhì)和輻射無論如何都無法進(jìn)入視界內(nèi)部。

白洞具有極強(qiáng)的引力場(chǎng)，能像黑洞一樣扭曲周圍時(shí)空，但其引力作用僅體現(xiàn)為“束縛內(nèi)部物質(zhì)”，而非“捕獲外部物質(zhì)”。同時(shí)，物質(zhì)從白洞視界內(nèi)向外噴發(fā)時(shí)，會(huì)因引力勢(shì)能的劇烈轉(zhuǎn)化，釋放出遠(yuǎn)超普通天體的能量，可能表現(xiàn)為宇宙中極端明亮的輻射源，從理論模型看，白洞可視為黑洞的“時(shí)間反演”——黑洞是物質(zhì)坍縮到奇點(diǎn)的最終狀態(tài)，而白洞則是物質(zhì)從奇點(diǎn)向外膨脹的初始狀態(tài)。有假說認(rèn)為，黑洞坍縮到極致后可能通過“蟲洞”與白洞連接，形成“黑洞-蟲洞-白洞”的時(shí)空通道，黑洞吸入的物質(zhì)最終會(huì)通過白洞噴發(fā)出來，但這一猜想目前缺乏物理理論支撐。如果說蟲洞真的存在宇宙中，那么穿越蟲洞，就能夠快速到達(dá)另一個(gè)區(qū)域。

不過目前來說，蟲洞還處于理論當(dāng)中，而黑洞也不一定就是蟲洞的一部分，還有一些科學(xué)家認(rèn)為，蟲洞可能是連接兩個(gè)不同宇宙的通道，在我們的宇宙之外還存在很多其它的平行宇宙，根據(jù)宇宙大爆炸后的“暴脹理論”，宇宙在極早期曾經(jīng)歷過超高速膨脹。該模型推測(cè)，暴脹過程可能并非均勻覆蓋整個(gè)時(shí)空，而是在不同區(qū)域形成一個(gè)個(gè)“暴脹泡泡”——每個(gè)泡泡就是一個(gè)獨(dú)立的宇宙，擁有自己的物理常數(shù)、粒子種類甚至?xí)r空維度，我們的宇宙只是其中一個(gè)“泡泡”，周圍還存在無數(shù)其他“泡泡宇宙”。但由于不同平行宇宙之間可能不存在物質(zhì)或能量交換，人類目前無法通過觀測(cè)直接驗(yàn)證其存在，相關(guān)研究仍停留在理論推導(dǎo)和數(shù)學(xué)模型層面。