各位 你们认为超光速了 时间真的会倒流吗？相对论在光速以外的领域还会适用吗？
大家好！今天我们来聊一个关于宇宙速度极限和时间流向的有趣话题——超光速和时间倒流的可能性。这是一个在科幻作品里经久不衰的设定，但从科学的角度来看，情况可就复杂多了。
超光速：打破宇宙的铁律？
首先，我们得明确一点：根据我们目前最成功的物理理论——爱因斯坦的狭义相对论，任何有质量的物体都无法达到或超过光速。光速（真空中的光速，通常用c表示）是宇宙的速度上限，这是一个非常坚固的物理定律。
为什么光速是极限呢？狭义相对论告诉我们，物体的质量会随着速度的增加而增加。当一个有质量的物体接近光速时，它的质量会趋于无穷大，要让它达到光速就需要无穷大的能量。这显然是不可能的。而光本身没有静止质量，所以它才能以光速运动。
那么，如果“假设”我们能超光速会怎样呢？这是一个非常关键的“如果”，因为我们目前没有任何证据表明超光速是可能的。但如果我们忽略现有的物理限制，仅仅从理论推演的角度来看，超光速可能会带来一些令人匪夷所思的后果，其中就包括时间上的怪异现象。
时间真的会倒流吗？相对论在光速以外的领域还会适用吗？
在探讨超光速与时间倒流之前，我们需要先理解相对论中的“时间”是怎么一回事。狭义相对论的一个核心概念是“时空”。时间不再是独立的、绝对的背景，而是与空间紧密结合，形成了一个统一的四维时空连续体。
时间膨胀（Time Dilation）： 相对论早已告诉我们，速度会影响时间的流逝。运动速度越快，时间流逝得越慢。这个现象叫做“时间膨胀”。比如，宇航员在空间站上比地面上的人衰老得稍微慢一些，虽然这个差异在日常速度下微乎其微。
因果律（Causality）： 这是理解时间倒流的关键。因果律是指原因总是在结果之前发生。在我们的日常经验中，这是绝对的。打破因果律，就意味着你可以先收到一个消息，然后再发送这个消息，或者你可以阻止一场事故的发生，而这场事故恰恰是让你有了阻止它的动机。这会造成严重的逻辑悖论。
超光速与因果律的冲突： 如果物体能够超光速运动，那么根据狭义相对论的数学框架，就会出现一个问题：对于不同的观察者来说，事件发生的顺序可能颠倒。
想象一下，你在地球上发送一个超光速信号，这个信号在几秒钟内就到达了另一个遥远的星系。如果这个信号能够超光速返回，并且足够快，那么从地球的参考系来看，这个返回的信号可能会比发送的信号更早到达地球。这意味着，你可以收到一个你还没有发送的信息。这就是因果律的直接违背。
那么，相对论在光速以外的领域还会适用吗？
这是一个非常深刻的问题。
狭义相对论的适用范围： 狭义相对论是基于光速不变原理和相对性原理建立的，它描述的是惯性参考系中的物理现象。在所有我们进行的实验和观察中，狭义相对论都得到了精确的验证，它成功地解释了许多宏观和微观现象，包括粒子加速器中的粒子行为、GPS系统的精度要求等等。狭义相对论的公式，比如洛伦兹变换，是精确描述速度与时空关系的核心。
超光速假设下的局限性： 如果真的存在超光速的“东西”或“方法”，那么狭义相对论的数学框架很可能就不再适用了，或者说，它需要被扩展或修改。狭义相对论的公式在接近光速时就会出现奇点（例如质量趋于无穷大），这些公式本身就暗示了光速的极限性。
可能的情况：
1. 根本不可能： 最简单的解释是，超光速运动根本就不可能发生，因此我们无需担心相对论在光速以外的“适用性”问题，因为不存在这样的领域。
2. 新的物理理论： 如果未来发现了某种机制可以实现“超光速”现象（比如通过时空弯曲制造“虫洞”来跳跃空间，而不是直接在时空中超光速移动），那么可能需要一个更广泛、更基础的理论来解释这一切，这个理论可能会包含相对论作为其在低速（亚光速）情况下的一个特例。例如，爱因斯坦的广义相对论就描述了引力如何弯曲时空，而某些对广义相对论的推测性解释，如虫洞或曲速引擎，在理论上可能允许以某种“迂回”的方式实现超光速般的旅行，但这些都还没有被证实或实现。
3. 信息传递的极限： 需要强调的是，即使存在一些奇特的现象，它们通常不会允许“信息”以超光速传递。信息传递的超光速会直接破坏因果律，而宇宙似乎非常“关心”因果律的完整性。
总结一下我的看法：
从我们目前的物理认知来看，超光速 不太可能 导致时间真正意义上的倒流，更多的是会 破坏我们理解的时间顺序和因果律。如果你能以超光速移动，那么对于不同的观察者来说，你移动的“前后”顺序可能不一样，这就造成了事件顺序的混乱，看起来就像时间倒流，但那是一种逻辑上的悖论，而不是像录像带倒放那样清晰的因果逆转。
而相对论，特别是狭义相对论，在 亚光速领域是极其精确和强大的。它为我们描绘了一个关于速度、空间和时间相互关联的美丽图景。如果真的有“超光速”的领域存在，那么狭义相对论在那个领域可能就不再是完整的描述，需要一个更宏大、更根本的理论来取代或包含它。但截至目前，我们没有任何实验证据表明我们能进入这样一个领域，并且我们的所有经验都强烈支持光速是不可逾越的。
所以，虽然超光速和时间倒流的设想在想象层面非常吸引人，但在现实的科学框架内，它更多地是作为对现有理论极限的探索，以及对因果律重要性的深刻体现。
超光速：打破宇宙的铁律？
首先，我们得明确一点：根据我们目前最成功的物理理论——爱因斯坦的狭义相对论，任何有质量的物体都无法达到或超过光速。光速（真空中的光速，通常用c表示）是宇宙的速度上限，这是一个非常坚固的物理定律。
为什么光速是极限呢？狭义相对论告诉我们，物体的质量会随着速度的增加而增加。当一个有质量的物体接近光速时，它的质量会趋于无穷大，要让它达到光速就需要无穷大的能量。这显然是不可能的。而光本身没有静止质量，所以它才能以光速运动。
那么，如果“假设”我们能超光速会怎样呢？这是一个非常关键的“如果”，因为我们目前没有任何证据表明超光速是可能的。但如果我们忽略现有的物理限制，仅仅从理论推演的角度来看，超光速可能会带来一些令人匪夷所思的后果，其中就包括时间上的怪异现象。
时间真的会倒流吗？相对论在光速以外的领域还会适用吗？
在探讨超光速与时间倒流之前，我们需要先理解相对论中的“时间”是怎么一回事。狭义相对论的一个核心概念是“时空”。时间不再是独立的、绝对的背景，而是与空间紧密结合，形成了一个统一的四维时空连续体。
时间膨胀（Time Dilation）： 相对论早已告诉我们，速度会影响时间的流逝。运动速度越快，时间流逝得越慢。这个现象叫做“时间膨胀”。比如，宇航员在空间站上比地面上的人衰老得稍微慢一些，虽然这个差异在日常速度下微乎其微。
因果律（Causality）： 这是理解时间倒流的关键。因果律是指原因总是在结果之前发生。在我们的日常经验中，这是绝对的。打破因果律，就意味着你可以先收到一个消息，然后再发送这个消息，或者你可以阻止一场事故的发生，而这场事故恰恰是让你有了阻止它的动机。这会造成严重的逻辑悖论。
超光速与因果律的冲突： 如果物体能够超光速运动，那么根据狭义相对论的数学框架，就会出现一个问题：对于不同的观察者来说，事件发生的顺序可能颠倒。
想象一下，你在地球上发送一个超光速信号，这个信号在几秒钟内就到达了另一个遥远的星系。如果这个信号能够超光速返回，并且足够快，那么从地球的参考系来看，这个返回的信号可能会比发送的信号更早到达地球。这意味着，你可以收到一个你还没有发送的信息。这就是因果律的直接违背。
那么，相对论在光速以外的领域还会适用吗？
这是一个非常深刻的问题。
狭义相对论的适用范围： 狭义相对论是基于光速不变原理和相对性原理建立的，它描述的是惯性参考系中的物理现象。在所有我们进行的实验和观察中，狭义相对论都得到了精确的验证，它成功地解释了许多宏观和微观现象，包括粒子加速器中的粒子行为、GPS系统的精度要求等等。狭义相对论的公式，比如洛伦兹变换，是精确描述速度与时空关系的核心。
超光速假设下的局限性： 如果真的存在超光速的“东西”或“方法”，那么狭义相对论的数学框架很可能就不再适用了，或者说，它需要被扩展或修改。狭义相对论的公式在接近光速时就会出现奇点（例如质量趋于无穷大），这些公式本身就暗示了光速的极限性。
可能的情况：
1. 根本不可能： 最简单的解释是，超光速运动根本就不可能发生，因此我们无需担心相对论在光速以外的“适用性”问题，因为不存在这样的领域。
2. 新的物理理论： 如果未来发现了某种机制可以实现“超光速”现象（比如通过时空弯曲制造“虫洞”来跳跃空间，而不是直接在时空中超光速移动），那么可能需要一个更广泛、更基础的理论来解释这一切，这个理论可能会包含相对论作为其在低速（亚光速）情况下的一个特例。例如，爱因斯坦的广义相对论就描述了引力如何弯曲时空，而某些对广义相对论的推测性解释，如虫洞或曲速引擎，在理论上可能允许以某种“迂回”的方式实现超光速般的旅行，但这些都还没有被证实或实现。
3. 信息传递的极限： 需要强调的是，即使存在一些奇特的现象，它们通常不会允许“信息”以超光速传递。信息传递的超光速会直接破坏因果律，而宇宙似乎非常“关心”因果律的完整性。
总结一下我的看法：
从我们目前的物理认知来看，超光速 不太可能 导致时间真正意义上的倒流，更多的是会 破坏我们理解的时间顺序和因果律。如果你能以超光速移动，那么对于不同的观察者来说，你移动的“前后”顺序可能不一样，这就造成了事件顺序的混乱，看起来就像时间倒流，但那是一种逻辑上的悖论，而不是像录像带倒放那样清晰的因果逆转。
而相对论，特别是狭义相对论，在 亚光速领域是极其精确和强大的。它为我们描绘了一个关于速度、空间和时间相互关联的美丽图景。如果真的有“超光速”的领域存在，那么狭义相对论在那个领域可能就不再是完整的描述，需要一个更宏大、更根本的理论来取代或包含它。但截至目前，我们没有任何实验证据表明我们能进入这样一个领域，并且我们的所有经验都强烈支持光速是不可逾越的。
所以，虽然超光速和时间倒流的设想在想象层面非常吸引人，但在现实的科学框架内，它更多地是作为对现有理论极限的探索，以及对因果律重要性的深刻体现。
网友意见
相对论包括狭义相对论和广义相对论。两者超光速，因果性等的讨论范围不同。这里分别讨论。
狭义相对论
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1. 狭义相对论本身不排除超光速粒子。只是说亚光速粒子不会被加速到超光速；超光速粒子不会被减速到亚光速；超光速与亚光速粒子间的相互作用往往会带来灾难所以不被允许。
2. 简单质量平方为负并不能导致超光速。在对称性自发破缺情况下，质量平方为负是很常见的。但是这是一个不稳定的状态，并不能超光速传递信息。
3. 超光速需要和洛伦兹不变性同时成立，才会出现回到过去的解。特别地，超光速粒子出现的参照系和（通过洛伦兹变换联系的）“回到过去”参照系是两个不同参照系。如果有一个破坏洛伦兹的背景，包括自发破缺，例如宇宙膨胀，则在某个特定背景下的超光速并不能导致回到过去。
4. 如果能回到过去，未必出现祖母悖论等逻辑悖论。这一点学术上是有争议的，我说未必不是逻辑上未必，而是不同的人有不同观点。我个人倾向于，物理学就是一个状态在下一时刻演化到哪个状态。回到过去之后，按照新的状态演化就好了。就好比下象棋悔棋，甚至在某一步的时候在棋盘上多加一个棋子，从那一步接着下就好了。没必要讨论悔棋或加棋子以后的局势和不悔棋或加子有何矛盾。这种观点似乎有点像阿西莫夫永恒的终结中的时空分区。
广义相对论
=========
1. 要讨论广义相对论里的超光速，要先定义速度。因为空间是可以膨胀的。如果把空间膨胀效应包括在内，将速度定义为总距离除时间，则膨胀宇宙中高红移天文观测全是超光速的。这种超光速早已被观测到，并且没有任何因果性问题。
2. 如果将超光速定义为去除空间膨胀之后的速度，即本动速度，则不那么容易出现超光速。这种超光速是和因果性有关的。
3. 除了狭义相对论中的可能性外，广义相对论可以为超光速提供新花样，例如曲率引擎和虫洞。这方面的科幻小说是有物理背景的。但是，无论曲率引擎还是虫洞，都破坏零能量条件。现在还没有发现任何物质可以破坏这些条件。（注：这里的虫洞特指能通过，并且使距离缩短的虫洞。另外，一些特殊量子状态看似可以提供接近的条件，但是据我所知没有完全自洽的模型）
4. 如果在平坦空间背景下可以制造出虫洞，并且虫洞可以移动，则可以通过虫洞回到过去。当然，同上一条，目前没有迹象表明存在支持虫洞存在的物质。
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