电话原理

理论物理是一门独特的科学分支，充满了有趣的假设实验、概念和假设装置。在这里，你可以看到薛定谔的猫，了解爱因斯坦所说的“幽灵般”的量子纠缠，这真的是不可思议。但是理论物理中最奇怪的概念来自爱因斯坦的工作。

——“量子纠缠”

虽然人们都在谈论超光速粒子的概念，但也有人相信它确实存在。尽管科幻作家经常使用“超光速粒子”这个词，但这种假设的粒子尚未成为粒子物理学标准模型的一部分。我们从未观察到它们，也没有迹象表明它们可能存在。只是他们的存在可能符合自然规律。如果它们确实存在，它们会表现出一些独特的特征，其中之一就是它们的速度大于光速。但是光速并不像它被认为是一个边界那样毫无用处。

由于超光速粒子比光速快，我们无法观察到它。如果一个超光速粒子从附近经过，我们会看到两条轨迹，出现的轨迹和反向离开的轨迹。冲击波的黑线是伦科夫辐射，只在瞬间出现。这种双重图像最显著的效果是当观察者坐在超光速物体的轨迹上时(在这个例子中，是一个球，以灰色显示)。右侧的蓝色形状是蓝移的多普勒光到达观察者时产生的(观察者位于黑色切伦科夫线的中心)，这种光只有在球体到达观察者后才能被观察到。左边的红色图像是由红移的光形成的，这种光在球体离开后发射给观察者。因为物体在光到达之前到达，所以直到球体经过，观察者才能观察到它。从此，在观察者看来，球体的图像被分解成两个——到达的图像(左)和离开的图像(右)。

一般认为光速是宇宙的速度极限，任何事物的速度都不能超过光速。但事实上，这只适用于正常情况，原因很简单，每次你推动一个质量大的物体，比如火箭，你都要消耗能量让它运动。速度越快，需要的能量越多。这是按照递增比例计算的。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，这需要无限的能量。但你永远无法提供这么多能量。不像火箭那样有质量的物体，比如光子，事实上是以光速空传播的。但相对论并不排斥完全相反的情况，这让我们都再次关注到了超光速粒子。

假设超光速粒子确实存在，它们不可能减速到低于光速，因为这也需要无限的能量。与正常物质相反，超光速粒子的能量越少，它的速度就越快，然后吸收能量后就会慢下来。但这个看起来更奇怪。

相对论提到了一种现象——时间膨胀，这听起来像是宇宙的奇怪属性之一，但它确实存在。空和时间有某种联系，产生了“时间空”。所以你穿越空越快，时间过得越慢。这其实是一个加速度问题。

我们通常认为重力是一种拉力，把我们往下拉。更准确地说，重力是物体的加速度。体积和质量大的物体会对其邻近物体产生对自身的加速度。所以，当你在太空中给火箭太空加速时，时间会变慢，但越靠近重力源，速度越慢。所以即使在地球表面静止，你也能感受到朝向地心的加速度。这意味着你的时间比国际空站的宇航员慢，因为他们比你离地球更远。听起来很奇怪，但我们知道这不仅仅是阿尔伯特·爱因斯坦的预测。时间膨胀具有实际意义。

图解:横向运动的时间膨胀——“时间膨胀”

这在GPS系统中有所体现。为了保证GPS的正常运行，必须严格把时间保持在纳秒级。问题是，如果地球上的时钟比GPS卫星上的时钟慢，计时误差就会积累得非常快。因此，我们必须对时间膨胀引起的误差进行调整和补偿，使系统正常工作。否则GPS系统得到错误结果只需要两分钟左右，误差每天会增加10公里左右。

每次人们使用GPS系统时，它都会根据时间扩展进行调整。所以，虽然你移动的速度越快，时间会越慢，但你不能比光速移动的另一个原因是，光速也恰好是时间“停止”的点。这个比实际情况更复杂，我们会在后面的视频中讨论。

因为超光速粒子比光速快，它们会得到相反的效果。简而言之，他们总是腾出时间回去。超光速粒子的存在会产生广泛的影响。如果你能用它们传递信息，你就能把信息发送到过去。1907年，爱因斯坦提出超光速通信会引起因果律悖论。这违反了因果律。在这种情况下，原因不会导致结果，但结果会先于原因。如果你能以光速交流，那么你就可以给自己打电话，或者像爱因斯坦说的，给过去的自己打电话，给过去的自己一些关于股票的提示，这样就能发财了。

图示:超光速粒子超光速信号的世界线。黑色坐标是盔甲的其余系统。红色坐标是b的静系，时间方向向上。右边的黑线是A的世界线，可以看出，在A给出信号之前，超光速粒子回到了。——维基百科“快速手机”

这就是所谓的快速手机。但我们似乎并没有接到很多来自未来的电话，这可能说明这些事情能否全部实现还是未知数，但关于它的争论还在继续。现在，科学家们正在寻找跑得最快的孩子。

如果它们从Tai 空流向我们，当你寻找它们的时候，你可能会认为它们很像宇宙射线，但不像宇宙射线，它们应该比进入大气层时产生的粒子更早到达地面的探测器，因为它们更快。目前没有研究表明超光速粒子不存在。但是有一个模型可以解释为什么超光速粒子不存在，而且和相对论本身是一致的。

它来自犹他州立大学的詹姆斯·惠勒和约瑟夫·斯潘塞的研究。在没有对这个模型的抽象理解太深的情况下，他们把空空间和时间重新想象成一对光锥。一个圆锥体是过去，另一个圆锥体是由现在联系起来的未来。

这个模型是这样的:当相对论支持超光速粒子的存在时，这个模型和它们的可能性就消失了。

a是当前事件；b是未来光锥，C是过去光锥；黄色代表光。根据狭义相对论，光速是自然界的最高速度，所以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。当时空不能对观察者的时间空有任何影响(当前事件)。-“光锥”

在理论物理领域，只有经过多年的争论，物理学家才能在某件事情上达成共识。然而，正如在理论物理中经常发生的那样，你最终会遇到一系列其他问题和怪事。

该模型还预测了一些令人不安的情况。意味着宇宙是确定的。那种宇宙是不确定的，因为在量子层面上，宇宙确实似乎是基于概率，甚至是随机的。然而，量子力学领域的一些人多年来对此意见不一。他们坚持认为随机性只是一种错觉，决定论的思想将永存。

问题是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定下了基调。这样，我们就只能是演绎注定剧本的演员。

哲学家们还在争论确定性对生存的意义，但时间膨胀和相对论的另一面是，随着人类相对于外界的运动速度加快，时间不仅不会变慢，事实上，人类的飞船正在穿越时间空。这可能意味着未来是固定的，完全确定的。

但是在量子力学中，决定论仍然是有缺陷的。如何调和这两种看似正确的观点，目前还不得而知，但正如莎士比亚曾经说过的“世界是一个舞台”，也许他比自己想象的更正确。

参考数据

1.维基百科(一个基于wiki技术的多语言的百科全书协作计划ˌ也是一部用不同语言写成的网络百科全书ˌ 其目标及宗旨是为全人类提供自由的百科全书)ˌ开放性的百科全书

2.天文术语

3.战璐

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