列举“光速是不能超越的”反例，越多越好！

Question

如题所述

Answer 1

据理论上的推测，快子具有奇异的物理性质。它的质量是虚数，它的速度将随能量的耗散而无限增加，当它的能量趋于零时，则速度趋于无穷大。快子一旦产生，就具有大于光速的速度。要使它的速度减小，必须供给它能量。如要减小到光速，则必须供给它无限大的能量才行，因此其速度不可能减小到光速或低于光速。快子的负能问题是一个复杂的问题。由于负能量的出现，将意味着任何一个物理系统，因为可能无限地释放快子而处于不稳定状态，系统将无限地增加自己的能量，从而导致永动机的出现。而且，更为使人惊异的是，即使无限地产生快子对，也不会破坏能量动量守恒定律，同时也不会改变真空中的总能量。另外，根据洛伦兹变换，快子从一个坐标系转换到另一个坐标系的过程中，可能改变时间的顺序，即时间倒流。这样一来，也许就要出现像打油诗“年青女郎名葆蕾，神行有术光难追，快子理论来指点，今日出游昨夜归”所描绘的“奇迹”。这两个困难问题虽然可以借助二次说明原理(即应该将一个具有负能量的粒子看作是先被吸收，然后再发射，这样一来，负能量与时间倒流和正能量与时间顺流的物理意义完全一样，因而变换坐标系后物理定律依然不变)来解释，但它并没有解决不变的因果律的问题。另外，快子有可能以无限大的速度传播，因而假若存在着快子，就可能瞬时传递作用信息，似乎又可能回到“超距作用”论的概念上去。不过，近10多年来，虽说在理论方面和实验方面都作了不少的工作，但至今尚未取得重大突破。要使快子理论与现代物理学理论协调起来，还需要克服相当多的困难。不过，这却有可能迫使人们跳出目前的理论框架，克服早已习惯了的观念，从而产生巨大而深远的影响。
经典快子的若干电磁性质
1.四维波数与亚光速变换一样，仍用相位不变性来定义四维波数:因此四维波数在超光速坐标变换下是虚鹰矢。
2.电荷与电荷密度我们认定物体总荷电量与坐标系无关。由于运动方向的尺度发生变化，(超光速下不是尺缩而是尺胀)，电荷密度p与荷电体的三维速度有关，因而也与坐标系有关。考虑到超光速粒子(快子)的电荷与电磁场与亚光速粒子的电荷及电磁场性质应该相同，因此不论‘快子’与‘慢子’，电荷密度p的表达式应该同一。
3.电流密度对于任意惯性系，定义四维电流密度现在考虑J的变换性质。基于与讨论P时的同样理由，我们认定J，经超光速变换后其前三个分量即实际三维电流密度保持实值，第四分量保持纯虚位，这与亚光速变换相同。
本世纪20年代量子力学建立以后，狭义和广义相对论与量子理论相结合，一直是理论物理学发展的坚实基础。半个世纪以来，这种结合不断发展和深化，也不断接受科学实验的检验。一方面，实验事实充分证明相对论和量子力学在其有效范围内是可靠的理论；另一方面，实验研究和理论进展表明，它们也遇到了一些难以解决的反常问题，其中一些问题是带有根本性的和革命性的，似乎难以容纳在相对论和量子力学的框架内。因此，在相对论和量子力学还处于兴盛时期的今天，汲取这些理论的真理性的内容，克服它们所面临的疑难，进一步探索自然界的奥秘，就已经提到当代物理学家的议事日程上来了。在这里，我们拟就当代物理学的现状和革命趋势，简要地作一点不甚全面的述评。
狭义相对论诞生以后，人们就一直设法做实验来验证它。1958年，有人改进了迈克耳孙-莫雷实验，得到了“以太风”小于地球轨道速度的1／1000的结论。后来利用穆斯堡尔效应，测得“以太风”的速度为1.6±2.8米/ 秒，远远小于期望值(30公里／秒)。这既是对狭义相对论的验证，也证明根本不存在19世纪的作为电磁场载体的以太。尤其明显的是，从宇宙线的探测到高能加速器以及对撞机的应用，几乎高能物理实验的各个方面都要涉及狭义相对论效应，可是随着加速能量的不断提高，现在已经确认在小到约为一个质子半径百分之一的距离内，没有观测到狭义相对论的破坏。有人进行了静止光子质量的实验及光速测定的实验，还有人进行了大量有关运动介质的电动力学实验和直接检验尺缩钟慢的相对论效应实验，甚至有人用高速喷气飞机上的原子钟验证运动时钟变慢的效应。所有这些实验都表明，无论在微观尺度还是在宏观尺度，还没有发现狭义相对论有破坏的迹象。
但是，这一切并不意味着狭义相对论就毋庸置疑了，就没有进一步探讨的必要了。情况完全不是这样。尽管狭义相对论的具体结论得到了实验验证，但是只要它的两个逻辑前提——相对性原理和光速不变原理——未有确凿的实验证据，它们就仍然带有假设成分和 “先验”性质。爱因斯坦在提出这两条原理时也是意识到这一点的。例如，他在1922年就光速不变原理写道：“相对论常遭指责，说它未加论证就把光的传播放在中心理论的地位，以光的传播定律作为时间概念的基础。然而情形大致如下：为丁赋予时间概念以物理意义，需要某种能建立不同地点之间的关系的过程。为这样的时间定义，究竟选择哪一种过程是无关重要的。可是为了理论只选用那种已有某些肯定解的过程是有好处的。由于麦克斯韦与洛伦兹的研究之赐，和任何其他考虑的过程相比，我们对于光在真空中的传播是了解得更清楚的。”
事隔60余年，这种状况并没有得到改变。在爱因斯坦提出光速不变原理时，已有的实验只是说明在闭合回路中平均光速的不变性，而不是光速不变原理本身。能不能找到更为基本的对钟手段，或者通过其他途径，来检验光速不变所包含的假定，是有待于科学实验进一步发展来解答的基本问题。因为光速不变原理是现代物理学的柱石之一，解决这个问题难度较大，影响深远，结果到底如何，人们将拭目以待。
60年代以来，有人提出了超光速粒子的新课题，他们称这种粒子为“快子”。超光速理论工作一般从狭义相对论出发，将其推广，求得既适合于慢子(低于光速的粒子)和光子，又适合于快子的相对论理论。据理论上的推测，快子具有奇异的物理性质。它的质量是虚数，它的速度将随能量的耗散而无限增加，当它的能量趋于零时，则速度趋于无穷大。快子一旦产生，就具有大于光速的速度。要使它的速度减小，必须供给它能量。如要减小到光速，则必须供给它无限大的能量才行，因此其速度不可能减小到光速或低于光速。快子的负能问题是一个复杂的问题。由于负能量的出现，将意味着任何一个物理系统，因为可能无限地释放快子而处于不稳定状态，系统将无限地增加自己的能量，从而导致永动机的出现。而且，更为使人惊异的是，即使无限地产生快子对，也不会破坏能量动量守恒定律，同时也不会改变真空中的总能量。另外，根据洛伦兹变换，快子从一个坐标系转换到另一个坐标系的过程中，可能改变时间的顺序，即时间倒流。这样一来，也许就要出现像打油诗“年青女郎名葆蕾，神行有术光难追，快子理论来指点，今日出游昨夜归”所描绘的“奇迹”。这两个困难问题虽然可以借助二次说明原理(即应该将一个具有负能量的粒子看作是先被吸收，然后再发射，这样一来，负能量与时间倒流和正能量与时间顺流的物理意义完全一样，因而变换坐标系后物理定律依然不变)来解释，但它并没有解决不变的因果律的问题。另外，快子有可能以无限大的速度传播，因而假若存在着快子，就可能瞬时传递作用信息，似乎又可能回到“超距作用”论的概念上去。不过，近10多年来，虽说在理论方面和实验方面都作了不少的工作，但至今尚未取得重大突破。要使快子理论与现代物理学理论协调起来，还需要克服相当多的困难。不过，这却有可能迫使人们跳出目前的理论框架，克服早已习惯了的观念，从而产生巨大而深远的影响。

参考资料：http://baike.baidu.com/view/272411.htm?pf=1

Answer 2

可以超过光速，否则，黑洞将自相矛盾，不能对外界造成影响。黑洞的质量信息必须通过超光速途径传递到外面。

假设空间没有以太背景，一切运动都是相对的，那么遥远的恒星相对以每秒一周自转的小球是在以超光速旋转；
假设空间有以太背景，一切运动都是在以太里游泳，光也靠振动以太传播，限制速度超过光速的阻力也由以太产生，那么一定有能克服以太做超光速运动的微粒。

平行光线照射倾斜小于90度的垂直平面时，光线覆盖平面的速度大于光速，如果被照射的平面垂直于入射光线，那么覆盖速度趋近无穷大。
……本回答被提问者采纳

Answer 3

这帖子确实不错
光速不能超越的反例有几个层面
一个是非物质的移动速度可以超过光速，比如说 A_thinker说的视线速度。还有一个例子是排成一排的电灯，可以事先编好程序让它们依次亮起来，亮点的速度可以超过光速。另外还有光脉冲的群速度，在特殊的材料中也可以做的很大，超过光速甚至变成负数。
二是非真空中的光速是可以被超过的， siriuspku所说的水中的中微子就比水中的光跑得快
三是真正意义上的超过真空中的光速，现在粒子物理有提出“快子”假设。认为有粒子永远以超光速运动，不能降到光速以下。这种粒子不会破坏因果律，但是它的存在还没有得到证实。

另外 两个接近光速物体的相对速度，需要用相对论的相对速度公式，计算出来不会超过光速。很长的杠杆在转动加速的时候，会因为尖端质量变大而越来越难加速，最终也不会超过光速。我确实不知道黑洞和超光速有什么关系。

Answer 4

建议你去看阿西莫夫的文章～
爱因斯坦的狭义相对论有一个要求：我们宇宙中所存在
的一切物体，都无法以超过真空中的光速的相对速度运动。
单是为了迫使物体达到光速，就得花费无限多的能量，而要
把它推动到超过光速，就需要花费比无限多还要多的能量，
这简直是无法思议的了。
不过，让我们暂时假定有一个物体正在以超过光速的速
度运动。
光的速度是每秒约300，000公里，那么，要是有
某个质量为1公斤、长度为1厘米的物体以每秒约
424，000公里的速度运动，会发生什么情况呢？如果
我们应用爱因斯坦的方程，它就会告诉我们说，这时物体的
质量将等于（负的负1的平方根）公斤，它的长度将变成
（负1的平方根）厘米。
换句话说，任何一个运动得比光还快的物体，都会具有
必须用数学上所谓“虚数”（参看问题6）来表示的质量和
长度。我们没有任何办法把用虚数表示的质量和长度具体化，
所以，大家就很容易认为，这样的东西既然是无法想象的，
它们就不会存在了。
但是，1967年，美国哥伦比亚大学的杰拉尔德·范
伯格却认为很有希望把那样的质量和长度具体化（范伯格并
不是最先提出快子的人，这种粒子是比拉纽克和苏达珊最先
假定的，但是，范伯格推广了这种概念）。也许，由“虚数”
表示的质量和长度只不过是一种描述具有（让我们说是）负
重力的物体的办法——这种物体同我们这个宇宙中的物质并
不是靠万有引力互相吸引，而是互相排斥。
范伯格把这种比光还要快的、具有虚质量和虚长度的粒
子称为“快子”。要是我们假定这种快子能够存在，那么，
它是不是能够按另一种方式来遵循爱因斯坦方程的要求呢？
显然，快子是会这样的。我们可以描绘出比光跑得还要
快，但却遵循相对论要求的快子所构成的整个宇宙。不过，
为了使快子能够做到这一点，在涉及能量和速度的时候，情
况就会同我们通常所习惯的情况相反。
在我们这个“慢宇宙”中，不运动的物体的能量等于零，
但是，当它获得能量时，它就运动得越来越快，如果它得到
的能量无限大，它就会被加速而达到光的速度。在“快宇宙”
中，能量等于零的快子以无限大的速度进行运动，它所得到
的能量越大，它的运动就越慢，到能量为无限大时，它的速
度就降低到光速。
在我们这个慢字宙中，一个物体在任何条件下都不能运
动得比光快。而在快宇宙中，一个快子在任何条件下都不能
运动得比光慢。光速是这两个宇宙之间的界线，它是不能超
越的。
但是，快子是不是真的存在呢？我们可以断言说，有可
能存在着一个并不违反爱因斯坦理论的快宇宙，不过，有可
能存在并不一定就等于存在。
探测快宇宙的一种可能的途径，就是要考虑到如果有一
个快子以超光速通过真空而运动，那么，在它飞过时就必定
会留下一道有可能探测到的光尾迹。当然，大多数快子都飞
得非常快——比光还要快几百万倍（正象大多数普通物体都
运动得非常慢，只达到光速的几百万分之一那样）。
一般的快子和它们的闪光在我们能够发现它们之前，早
就一瞬即逝了。只有那种非常罕有的高能快子，才会以慢到
接近光速的速度从我们眼前飞过。即使在这种场合下，它们
飞过一公里也只需要三十万分之一秒左右的时间，所以，要
发现它们也是一桩极伤脑筋的任务！
参考资料：阿西莫夫《你知道吗？--现代科学中的一百个问题》

Answer 5

答案很容易，光速的确是可以被超越的。例：一把剪刀，把剪刀张开，两个刀锋之间相交于某一点A。然后，当剪刀的刀锋尖端以非常接近光速（这时可能达到的）的速度合拢，这时刀锋交点A的运动速度超过光速。请注意，A点并非质点，A点的运动速度并非物质的运动速度。有兴趣的话请查看有关相速度的书籍。
顺便指出，我们一般默认物质在正常色散区传播，一般不需说明。但是，在反常色散区，超越光速是可能的，并且是正常的。有兴趣的话可以参考今年关于反常色散区的光学论文。

参考资料：{光学原理} 波恩，沃尔夫