1905年，當(dāng)愛因斯坦在狹義相對論中提出光速不變原理時，他也給光的速度設(shè)了一個上限：299,792,458米每秒，這樣的速度每秒足以繞地球八圈。
但這并不是故事的全部。事實上，這僅僅是開始。
在愛因斯坦之前，質(zhì)量和能量是被區(qū)分對待的。直到1905年，愛因斯坦改變了物理學(xué)家看待宇宙的方式。
愛因斯坦的狹義相對論將質(zhì)量和能量緊緊地聯(lián)系在了一起，并寫下了一個非常簡潔優(yōu)美的公式:
這個公式預(yù)測了沒有任何物體可以運行的跟光一樣快，更不用說超光速了。
科學(xué)家只有在粒子加速器內(nèi)才能實現(xiàn)接近光速，比如在歐洲粒子中心的大型強子對撞機。利用加速器，科學(xué)可以把粒子加速至99.99%的光速，但是，這些粒子永遠(yuǎn)也不可能達(dá)到宇宙的速度極限。為什么呢？
如果要把粒子加速到光速，就必須對它施加無窮大的能量，這就意味著質(zhì)量也會變的無窮大，這很明顯是不可能的?；蛟S你會問，光不就以光速在真空中傳播嗎？那是因為，組成光的光子并沒有質(zhì)量。
然而物理學(xué)家的確找到有一些實體可以超光速，但同時又不違反狹義相對論。
【切倫科夫輻射】
我們都知道，當(dāng)一個物體運動比聲音還快的時候，就會產(chǎn)生音爆。那么，理論上，如果有什么東西可以運動的比光速還快，那么理應(yīng)產(chǎn)生類似的“光爆”現(xiàn)象。
事實上，在日常生活中的一些儀器中，你就可以看到光爆的發(fā)生。這樣的現(xiàn)象被稱為切倫科夫輻射，這種輻射在核反應(yīng)堆中會發(fā)出藍(lán)輝光。
這種輻射是由蘇維?？茖W(xué)家帕維爾·阿列克謝耶維奇·切倫科夫于1934年發(fā)現(xiàn)的，他因該發(fā)現(xiàn)被授予1958年的諾貝爾物理學(xué)獎。
切倫科夫輻射之所以會發(fā)光是因為核反應(yīng)堆被置于水下。在水下，光僅以0.75的光速在傳播，但是在核反應(yīng)堆里被制造的電子在水中會以超過光速的速度運行。
帶電粒子如果在介質(zhì)（水或玻璃）中以超光速在傳播時，就會產(chǎn)生沖擊波，這些沖擊波就會發(fā)出藍(lán)輝光，但是有時候也可以發(fā)出紫外光。
很明顯，雖然這些粒子在介質(zhì)中的運行速度超過光速，但是并沒有打破宇宙的極限速度：299，792，458米每秒。
【當(dāng)規(guī)則不再適用】
愛因斯坦的狹義相對論表示，任何帶質(zhì)量的物體都不能超過光速，從目前來看，我們的宇宙的確服從這個規(guī)則。但是，如果有些東西并沒有質(zhì)量.....
我們已經(jīng)知道，光子本身以光速傳播，那是因為它并不具有質(zhì)量。難道宇宙中只有光子沒有質(zhì)量？上個世紀(jì)，物理學(xué)家根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)模型認(rèn)為中微子也沒有質(zhì)量，但是后來發(fā)現(xiàn)中微子也包含著少許的質(zhì)量。幾年前，意大利的一個粒子實驗中心因為儀器的問題居然探測出中微子以超光速傳播。這邊并不是想說中微子。
宇宙中除了光子是否還有其它沒有質(zhì)量的實體呢？根據(jù)定義，在宇宙中空的空間中沒有包含任何物質(zhì)，所以也沒有質(zhì)量。這就意味著不包含任何物質(zhì)的真空可以膨脹的比光速還快。這樣的情形發(fā)生在大爆炸后的暴漲時期，暴漲理論是1980年代阿蘭·古斯和安德烈·林德提出的一個理論。暴漲是在一個極短的時間內(nèi)，宇宙以超光速膨脹的一個時期。
【鬼魅般的超距作用】
量子糾纏聽起來好像很復(fù)雜和嚇人，但其實只不過是亞原子粒子之間的相互交流。
如果兩個電子非?？拷?，根據(jù)量子理論，它們可以很和諧的振動。現(xiàn)在，如果把兩個電子分開至光年的距離，它們?nèi)匀粫３旨皶r的交流。如果你輕微的搖晃一個電子，另一個電子會“立即”感應(yīng)到這個電子的振動，這里的立即意味著超光速。
愛因斯坦認(rèn)為這是量子力學(xué)不完備的一個證據(jù)，因為這種瞬時感應(yīng)違反了速度的極限。為此，愛因斯坦、波多爾斯基和羅森一起提出了一個思想實驗來證明量子力學(xué)的錯誤，該思想實驗被成為EPR悖論。他稱量子糾纏為“鬼魅般的超距作用”。現(xiàn)如今，量子糾纏已經(jīng)成為了研究量子密碼的基礎(chǔ)。
【星際旅行的利器】
蟲洞這個概念主要是通過《星際穿越》這部電影走進大眾的視線中。
雖然愛因斯坦在狹義相對論中對星際旅行設(shè)下了一個巨大速度障礙，但是他在1915年發(fā)表的廣義相對論則為星際旅行帶來了全新的希望。
狹義相對論將質(zhì)量和能量聯(lián)姻，而廣義相對論則將時間和空間編織在一起。
唯一能夠打破光速障礙的可行方法或許是通過廣義相對論將時空扭曲，這樣的扭曲也就是所謂的“蟲洞”。在理論上，通過彎曲時空，可以連接兩個相距甚遠(yuǎn)的地方，從而實現(xiàn)突破宇宙速度極限，在短時間內(nèi)就可進行星際旅行。
1988年，理論物理學(xué)家基普·索恩，也就是星際穿越的科學(xué)顧問，利用愛因斯坦的廣義相對論方程語言了蟲洞對時空旅行的可行性。但是，為了可以實現(xiàn)蟲洞旅行，這些蟲洞需要一些非常奇異的物質(zhì)使他們之間能夠打開連通通道。基普·索恩在《星際穿越》一書中寫道，感謝量子物理定律的詭異，這樣的奇異物質(zhì)是可以存在的。
當(dāng)索恩在1988年發(fā)表穩(wěn)定蟲洞的理論時，他呼吁物理界幫助他一起來確定這樣的奇異粒子是否可以在宇宙中存在，以支持蟲洞的可行性。
30年來，蟲洞的研究吸引了許多的物理學(xué)家投身其中，但是，我們?nèi)匀徊恢来鸢浮，F(xiàn)在，事情看起來并不是很妙，我們離最終答案還有很長的一段路要走。
