没有发现超光速，是因为人类无法测量吗？

　　光速这么快，是如何被人类测出来的？
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　　作者：北京科学中心
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　　节选：早期测量
　　1638年，著名科学家 伽利略 提出一项他曾经做过的实验。伽利略一行四人，分成两组，分别登上两座相隔甚远的山峰，每组各自携带一个光源——煤油灯。
　　他对煤油灯做了一个简单的改进，就是在煤油灯的一面加了一个滑盖，这样关闭滑盖，灯光就被挡住，如果把滑盖拉起，灯光就会照射出来。通过快速地拉动滑盖，就能让煤油灯一亮一灭，制造出看上去在闪烁的效果。
　　在伽利略的实验中，除了两盏煤油灯外，还需要两只一模一样的钟摆计时装置，以及记录数据的纸笔。他打算利用 两边记录灯光开启关闭时间的方法 来测算光的速度。
　　伽利略测量光速
　　来源 | 百度
　　我们已经得知光速大约是 30万千米每秒 ，而人的反应时间大概是240ms左右 。因此我们几乎可以断定，伽利略的这个实验是测不出光速的。
　　事实也是如此，意大利佛罗伦斯的实验学会 （Accademia del Cimento） 于1667年进行了伽利略的实验。在两盏灯相距约一英里的情况下，没有观察到任何的延时。
　　我们把今天已知的光速数值代入这个实验进行计算，可以得出延时只有11微秒，这已经超越了人类反应的极限了。
　　很显然，伽利略并没有测出光速，他得到的结论是：就算光速是有限的，它也肯定快得不可思议。而第一个测出一个比较靠谱数据的人，是奥勒·罗默。
　　1676年， 奥勒·罗默 首次对光速进行了测定。
　　奥勒·罗默首次对光速进行了测定
　　罗默观察木星的卫星木卫一，木卫一绕木星公转，绕到木星背后时被遮住就会出现卫星蚀。随着地球在公转轨道上移向木星，在地球上观测到木卫一蚀之间的时间间隔将逐渐变短；而当地球远离木星时，木卫一蚀的间隔则逐渐变长。
　　简单介绍一下这种方法。首先由中学物理知识我们可以知道，木卫一是绕木星作匀速圆周运动的，那么木卫一卫星蚀的周期应该是不变的。
　　罗默根据这些数据计算出，当地球距离木星最近时，木卫一蚀将比按照公转周期预测的时间提前约11分钟出现。而六个半月后，当地球距离木星最远时，木卫一蚀将比预期的时间晚11分钟出现。累加时间点相差高达22分钟！他意识到， 这22分钟就是光在地球公转轨道上传播的时间。
　　来源 | 新浪
　　后来， 克里斯蒂安·惠更斯 利用这一数据加上对地球公转直径的估值，计算出光速大约为22万千米每秒，这一数据约有26%的误差。
　　艾萨克·牛顿 （Isaac Newton） 在其1704年出版的《光学》一书中描述了罗默对光速的计算，并给出了光从太阳到地球传播所需的时间为＂七到八分钟 ＂。
　　罗默和惠更斯的结果和实际相差非常巨大。直到19世纪， 阿曼德·斐索 发明了旋转齿轮法，并得出了315000 km/s的光速数值。莱昂·傅科 进一步完善了斐索的方法，在1862年所得出的数值为298000 km/s。这一数据已经非常接近准确值了。 旋转齿轮法
　　简单解释一下 旋转齿轮法 。
　　旋转齿轮法
　　来源 | 《对旋转棱镜法和旋转齿轮法测光速的讨论》
　　按照上图将实验用具摆放，当齿轮静止不动时，光线穿过透镜L进入人的眼睛当中。先缓慢转动齿轮W，由于光线会被齿轮所遮挡，我们会看见明暗相间的像 （如下图乙） 。将齿轮调整到一定的转速，使其在第一个缝穿过经过反射回来时，能恰好被相邻的第一个齿轮遮挡（如下图丁） 。
　　这样，我们就不能看见光线了。此时，通过 计算转速、光程、齿数 ，我们就能得到光速了。
　　旋转齿轮法原理
　　来源 | 《对旋转棱镜法和旋转齿轮法测光速的讨论》  旋转棱镜法
　　后来， 迈克尔逊 凭借旋转棱镜法得到了更准确的数值。
　　旋转棱镜法
　　来源 | 《对旋转棱镜法和旋转齿轮法测光速的讨论》
　　他选择了两个山峰，测出两个山峰间的距离，在第一个山峰上安装了一个强光源和一个正八面棱镜。
　　由强光源发出的光经过狭缝射在八面镜的镜面1上，被反射到放在第二个山峰的凹面镜上，再由凹面镜反射回第一个山峰。如果八面镜静止不动，反射回来的光就在八面镜的镜面3上再次反射，经过望远镜，进入观测者的眼中。
　　我们将光线假想为粒子，第一个粒子在经过棱镜1号面反射后，我们令棱镜以较小的转速转动。当该粒子经过远处的反射镜反射回来时，３号面已经不再与光线成45度角。此时该粒子无法进入观察者眼睛，因此观察不到光源的像。
　　旋转棱镜法
　　来源 | 《对旋转棱镜法和旋转齿轮法测光速的讨论》
　　若缓慢提高棱镜转速，当光线反射回棱镜时，棱镜刚好转过1/8转，即２号面转至原３号面所在位置，则光线又可以进入观察者眼睛，使观察者重新看到光源的像。这样，棱镜转过1/8的时间，就是粒子从1号面经过反射，回到3号面的时间。
　　光线可以理解为源源不断的粒子束，当我们将棱镜调整到合适的转速时，便能看见不断闪烁的像。由于视觉暂留效应，我们能看见持续的像，这一点对于观测也有一定影响。
　　总之，在旋转棱镜法中， 根据八棱镜转过1/8所用的时间和两个山峰之间的距离 ，就可以算出光速。迈克尔逊经过矫正之后，在1926年测出的光速是299796000 m/s，离真实数据已经非常接近了。
　　上述方法基本都停留在光学测量的层次，在 麦克斯韦方程组 出现后，人们意识到光也是属于电磁波的一种 。既然属于电磁波，那么通过测量光的频率和波长 ，根据c=λf，其中f是频率{Hz(也就是1/s) }，λ是波长（m） ，自然就能得出光速了。 延伸阅读
　　《宇宙中真的存在超光速吗？》
　　节选：
　　真空中的光速是【先数学推导】再经过实验证明的物体运动和信息传递的最大速度。
　　有质量的物体达到光速是不可能的。只有静止质量为零的光子以光速恒定运动。光速与任何速度叠加，得到的仍然是光速，不遵从伽利略和牛顿经典力学的法则，而遵从相对论的速度合成法则（感兴趣的朋友可以去看看洛伦兹变换）。
　　真正有意义的超光速，一般是指超光速传递能量或者信息。根据狭义相对论，超光速旅行和超光速通讯是不可能的。目前关于超光速的争论，大多数情况是某些东西的速度的确可以超过光速，但是不能用它们传递能量或者信息。 粒子对撞机的研究表明，无论信息传输得多快，其传输速度都不能超过光速，一再证明爱因斯坦的速度极限理论无懈可击。
　　特别强调：
　　真空中光速最快【并不是＂观测到没有更快的，所以它最快＂】，而是通过数学推导和实验得出的可靠知识。
　　特别注意：
　　量子纠缠技术是安全的传输信息的加密技术，【与超光速无关】，已经证明无法利用它控制和传递信息。处于纠缠态的粒子间无法传递任何信息，而是处于一种奇怪的对应状态，且只有当我们对它进行＂被动＂＂询问＂时，这种对应关系才会显现。假如迫使其中一个粒子呈现某种状态，那么其＂纠缠态＂就会立即中止。在应用中，通信需要传输信息。加载特定的信息，就意味着要把人的＂意志＂＂主动＂强加给其中一个，这样＂纠缠态＂被消除，无论你在地球上获得什么样的结果，都和n光年以外的那个粒子无关了。只有通过测量一对处于＂纠缠态＂，且整体状态已知的粒子中的一个，才能够在瞬间获知另一个的状态；而无法把信息人为地加载给其中一个，并发送给另一个。
　　（ ＂信息＂指的是能作用于一个物体或系统的任何信号，例如，一束光脉冲能开启一台仪器设备。研究人员提出，即使脉冲光束中最前沿的一些光子的速度超过光速，也只有在光束的多数光子团到达后，脉冲才会发生作用。这就是说，前沿超光速光子不能传达任何信息。不能传递信息的超光速是没有意义的，比如空间膨胀虽然超光速但无法传递信息。）
　　《找不到超光速粒子是因为看不见？这想法是错误的！》
　　第三，＂速度无限快＂——这又与相对论理论所冲突。相对论的提出者爱因斯坦指出，光速是宇宙之中传递信息的极限速度。光速是可以被测量出来的，但一开始它是通过数学推导出来的结果，其数值的大小，与测量工具的精确度无关。真空光速定义值为299792458m/s，即真空状态下光在一秒钟内走完29.9万千米。
　　爱因斯坦之所以认为光速是最快的，是因为他使用了＂四维时空＂的全新观念，在这个绝对的四维时空中，空间和时间是一体的，不可分割。如果我们占据了时间，同时就要填充空间。反过来，如果我们占据了空间，必然同时填充了时间。爱因斯坦巧妙的提出了一个结论，即：任何物体穿越时间和空间的合速度，总是无一例外的、精确无比的等于光的速度。
　　这样，如果我们穿越一个绝对的时空，要么耗费更多的速度穿越空间，要么耗费更多的速度穿越时间，但是穿越时空的合速度保持不变，依然是光速。对于一个被激发的光子本身来说，它的全部速度就是穿越了空间，而穿越时间的速度为0。光子太快了，穿越空间的速度达到最上限，则相应的，穿越时间的速度就没有了。在这里，空间的位移占去了这个光子在绝对时空中的全部速度。
　　《爱因斯坦凭什么说光速是宇宙之中最快的？》
　　节选：
　　在之前的文章《找不到超光速粒子是因为看不见？这想法是错误的！》中，我提到了美籍科学家爱因斯坦确定光速是宇宙之中速度上限。我当时在文章之中这样归纳说：
　　任何物体穿越时间和空间的合速度，总是无一例外的、精确无比的等于光的速度。
　　如果我们穿越一个绝对时空，要么耗费更多的速度穿越空间，要么耗费更多的速度穿越时间，但是穿越时空的合速度保持不变，依然是光速。
　　对于一个被激发的光子本身来说，它的全部速度就是穿越了空间，而穿越时间的速度为0。光子太快了，穿越空间的速度达到最上限，则相应的，穿越时间的速度就没有了。在这里，空间的位移占去了这个光子在绝对时空中的全部速度。
　　即：
　　时间位移+空间位移=光速
　　时间位移大，则空间位移小，二者相加，等于光速
　　时间位移小，则空间位移大，二者相加，等于光速
　　如果空间位移一下子全部填满，则就没有时间位移的丝毫位置，这时候，时间位移为0，即时间处于静止状态。假设给一个光子身上安装计时器，则计时器不会走动的。
　　爱因斯坦
　　在上述的文章之中，我提到了一个词汇——绝对时空。搞清楚这个＂绝对时空＂的概念和内涵，有助于我们理解光速的本质。
　　《为什么光速极限不需要加＂人类已知＂的定语？》
　　节选：
　　圆周率 π 和光速它们的共通之处在于——
　　它们都是超脱于人类观察之外的一种抽象的存在，它们是我们生存的这个宇宙中的基本属性。
　　只有假设圆周率 π 不变，人类才能继续制造工具。同样的道理，只有假设光速是宇宙中的极限速度，人类才可以解释我们所观察到的几乎所有宇宙现象。从无线电波到日月星辰的运动，再到黑洞、引力波、中子星并合等等等等，所有这一切现象都是在光速极限的前提下发生的。
　　我还想告诉大家，有很多科学家认为宇宙可以不止我们存在的这一个，宇宙可以有无数个，每一个宇宙都可以有自己的宇宙常数。但是，即便在一个光速的数值和本宇宙不同的宇宙中，那个宇宙的光速依然是一个独立于观察之外的抽象存在，光速也依然是那个宇宙中的极限，这是爱因斯坦在 100 多年前对宇宙的一个深刻洞见——宇宙必然需要一个独立于所有参考系之外的运动速度。
　　《宇宙超光速膨胀与空间的特性有关？答案在这里》
　　节选：
　　空间的内部结构没有玻色子
　　但为什么不违背呢？这是因为，空间不是通常意义上的物质。物质与物质之间是可以传递信息的，而空间是不能传递信息的。物质之所以可以传递信息，原理是由于有信息传递介子的存在，即玻色子家族的存在。有了玻色子们，物质之间才能传递信息。
　　宇宙为什么能够超光速膨胀？秘密就在这里：
　　宇宙能够超光速加速膨胀，这是由宇宙空间的独特性质决定的，即空间的内部结构没有玻色子。由于缺乏这种传递信息的玻色子，所以空间本身是不具备传递信息功能的。
　　宇宙在超光速膨胀
　　而爱因斯坦提出的相对论，实质上说的是传递信息的速度不允许超越光速。既然空间内部不含有玻色子这类物质，所以它不能传递信息，也自然不存在与相对论原理发生冲突。
　　事实上，宇宙空间的膨胀速度是可以没有速度上限的，即使膨胀速度超过光速的1000倍也不违背天理，不违背科学原理。
　　费米子和玻色子家族
　　世界上万物都由比原子更小的基本物质构成，目前所知的最基本的物质是夸克。夸克的尺寸比原子要低8个层面。
　　原子的构成示意图
　　夸克以下能不能继续分下去，再往下还有没有更微观的结构，物理学界目前还没有确凿的定论。夸克组成了质子和中子等较重的粒子。这些较重的粒子，再加上一个介子，我们把它们称之为强子。
　　介子是什么？介子是由夸克和反夸克组成的，高空射线与地球的大气层之间发生相互作用，就会产生介子。科学家用对撞机也可以制造出介子。
　　科学家用对撞机也可以制造出介子
　　强子是我们所认知到的所有物质的基本建筑材料，可以把强子看成是夸克、反夸克、胶子的组成。
　　胶子，有一个＂胶＂字，很是形象，就像胶水一样，它可以让粒子们＂黏＂在一起，于是就发生了相互作用。而胶子，就是玻色子的一种。而玻色子是粒子间传递力的信介物质。
　　《鸡蛋加速到光速50%，然后撞击地球，能将地球毁灭吗？》
　　节选：
　　看见有人提问：＂如果鸡蛋加速到光速的50%，然后撞击地球，能将地球毁灭吗？＂
　　我先做一个直截了当的解答：当然不会毁灭地球。
　　一个在地球表面的鸡蛋的质量，可以设定为50g，当它超高速运动的时候，质量会变化。按照相对论原理，比如说这次加速到光速的50%时，其质量会变大为原先的1.4倍。
　　有了质量，再来计算它的动能。依据动能公式，以计算出其动能为10的15次方焦耳。
　　仅仅是10的15次方焦耳，这样的动能是远远不足以给地球带来什么大的灾难的。
　　鸡蛋
　　为什么这样说呢？
　　这个以光速50%运行的鸡蛋，当它进入地球大气层后，鸡蛋的物质会与气体分子发生剧烈的摩擦，然后形成离子流。离子流将顷刻间毁灭鸡蛋的原有形态，将之彻底的瓦解掉。也就是说，当这枚鸡蛋还未撞击到地表，已经不存在了。
　　那么，假设没有大气层的保护，这枚鸡蛋是直接撞击到地面呢？
　　地球上海洋的面积占据地表总面积的71%，这枚鸡蛋大概率会掉入海中。这时候，海水可以迅速的吸收鸡蛋撞击带来的能量，不会对地球造成太大的影响。
　　击穿地球
　　那么，假设这枚鸡蛋又恰好在降落的过程中避开了海洋，而是直接撞击到硬邦邦的地面呢？会怎么样呢？
　　答案是：不会怎么样。
　　地球的表面是地壳，平均厚度为接近20千米，鸡蛋的动能还不足以穿越这20千米的厚度。至于说什么＂毁灭地球＂，更是痴心妄想。地球是一个巨大的物质集合体，是万有引力将这么巨量的物质强行凝聚在一起，所以地球不会无缘无故的瓦解。依据地球的质量做计算，地球的引力结合能为2.24x10^32焦耳，10的后面还有32次方。这是一个很大的数值。如果要毁灭地球，让地球土崩瓦解，至少需要动能超过2.24x10^32焦耳。但这枚鸡蛋的动能不过是区区10的15次方焦耳，想要毁灭地球，还相差了很多个数量级。即使是最外层的地壳，都足以轻松抵御冲击，所以鸡蛋撞地球，连挠痒痒都算不上。
　　我们可以将鸡蛋直接转化为能量，用质能方程来计算，会发现，50克物质以50%光速运行具有的能量，不过相当于40千克铀元素的核变能量。计算机模拟发现，诱发一场局部有感地震需要相当于600千克铀元素的核变能量，40千克铀元素的核变能量完全就不够看。如果这么多的能量直接炸在地表，可以炸出一个大窟窿，但也别想太逆天。
　　就是应用到普普通通、简简单单的牛顿力学而已。一点都不用高深。
　　不要杞人忧天
　　说实话，全世界目前有好几万枚核弹头，全部当量一起引爆，也不够毁灭地壳的万分之一。区区一枚鸡蛋，更别提了。想要进而毁灭地球，那仅是痴人说梦罢了。
　　核武器
　　那么，假设我们想办法把这枚鸡蛋继续加加速，让它从50%光速继续飙升，一路达到无限接近光速，那会怎么样呢？理论上无限接近光速，能量也会接近无限。但这是根本做不到的任务。就假设先把鸡蛋加速到光速的99%好了。事实上，这枚鸡蛋也是无法做到这样高速的。我们知道，宇宙空间不是绝对真空，也是有一些分子物质在的，主要是氢原子构成的分子。尽管数量很少，但总有一些。在一些最空旷的宇宙深空，一立方千米内也会存在几个分子。当鸡蛋在宇宙中高速运行时，不可避免会与这些分子物质发生撞击，然后由于库仑力产生电磁辐射。电磁辐射会产生反作用力，对鸡蛋实施减速。所以鸡蛋会被不断的予以强行减速，然后就越来越慢。也就是说，这枚鸡蛋根本就难以加速到光速的99%。
　　《真相/光速的发现其实在1670年》
　　节选：
　　很多人误认为光速这个概念是在近代，到了爱因斯坦的时代才被发现的。其实，光速不是无限大这个现象早在1670年就被天文学家发现。
　　丹麦天文学家，罗麦(Olaus Romer）在研究木星的卫星时发现，这个卫星的周期一直有细微的变化，每当地球接近木星时，这个卫星就会提早从木星背后出现，每当地球远离木星的时候这个卫星就会晚从木星背后出现。时差约为16.5分钟。当时罗麦就对光速进行了计算。距离差据就是地球轨道的直径，用这个直径除时间来计算光速。
　　地球半径：R=1.4958*10^8km = 1.458*10^11m.
　　V=D/T= 2*1.458*10^11m/(16.5mins*60S/mins)=3.02*10^8 m/s （误差是因为木星的移动，地球椭圆轨道造成的）
　　当时科学家对地球半径计算存在很大的误差，计算出速度为：2.25*10^8m/s
　　对于当时的人来说，这已是一个轰动的事实。光速这个概念后来变为主流高等物理学的最重要的奠基。
　　测量概念图
　　《宇宙中真的存在超光速吗？》
　　节选：
　　1、切伦科夫效应媒质中的光速比真空中的光速小
　　粒子在媒质中的传播速度可能超过媒质中的光速。在这种情况下会发生辐射，称为切仑科夫效应。这不是真正意义上的超光速，真正意义上的超光速是指超过真空中的光速。
　　2、第三观察者
　　如果孙悟空相对于c以0.6c的速度向东运动，贝吉塔相对于比鲁斯以0.6c的速度向西运动。对于c来说，孙悟空和贝吉塔之间的距离以1.2c的速度增大。这种＂速度＂以第三观察者比鲁斯来看，似乎可以超过光速。但是两个物体相对于彼此的运动速 度并没有超过光速。在这个例子中，在孙悟空的坐标系中贝吉塔的速度是0.88c。在贝吉塔的坐标系中孙悟空的速度也是0.88c。
　　3、影子和光斑
　　在灯下晃动你的手，你会发现影子的速度比手的速度要快。影子与手晃动的速度之比等于它们到灯的距离之比。如果你再朝月球晃动手电筒，你很容易就能让落在月球上的光斑的移动速度超过光速。但是，这种方式并不能超光速地传递信息。
　　4、刚体
　　敲一根棍子的一头，振动会不会立刻传到另一头？这岂不是提供了一种超光速通讯方式？很遗憾，理想的刚体是不存在的，振动在棍子中的传播速度是以声速进 行的，而声速归根结底是电磁作用的结果，因此不可能超过光速。(一个有趣的 问题是，竖直地拎着一根棍子的上端，突然松手，是棍子的上端先开始下落还是棍子的下端先开始下落？答案是上端。)
　　（什么是刚体/在运动中和受力作用后，形状和大小不变，而且内部各点的相对位置不变的物体。绝对刚体实际上是不存在的，只是一种理想模型，因为任何物体在受力作用后，都或多或少地变形，如果变形的程度相对于物体本身几何尺寸来说极为微小，在研究物体运动时变形就可以忽略不计。）
　　5、相速度
　　光在媒质中的相速度在某些频段可以超过真空中的光速。相速度是指连续的 (假定信号已传播了足够长的时间，达到了稳定状态)的正弦波在媒质中传播一段 距离后的相位滞后所对应的＂传播速度＂。很显然，单纯的正弦波是无法传递信 息的。要传递信息，需要把变化较慢的波包调制在正弦波上，这种波包的传播速 度叫做群速度，群速度是小于光速的。(译者注：索末菲和布里渊关于脉冲在媒 质中的传播的研究证明了有起始时间的信号[在某时刻之前为零的信号]在媒质中的传播速度不可能超过光速。)
　　6、超光速星系
　　据说，朝我们运动的星系的视速度有可能超过光速。这是一种假象，因为没有修正从星系到我们的时间的减少。
　　《爱因斯坦相对论的＂光速不变原理＂不可能被推翻？》
　　节选：
　　现在科学界已经通过科学实验证实了量子力学中的＂量子纠缠＂现象的成立，一对纠缠粒子可以无视空间距离，在一瞬间同时发生改变。原理上，量子纠缠的速度是无限大，可以说远远超越了光速。那么，量子纠缠可以超越光速传递信息吗？答案是：不能。因为在于，研究发现我们无法精确的去控制量子纠缠，一旦我们试图去控制，就会对量子纠缠发生干涉，这会造成纠缠现象的立即中断。既然是无法控制，所以不能按照我们人类的意愿去干涉它们，这也说明信息传递是失效的。所以，量子纠缠虽然是成立的，但是依然不能超光速传递信息。
　　量子纠缠
　　那么，过去的一些新闻报道之中，说天文学家通过观测发现了某些宇宙边缘的星系正在＂以超越光速运行＂，则＂证明了超光速现象在宇宙之中无处不在＂，这一说法正确吗？
　　在以上，我们已经举例子阐述了光速不可超越指的是信息不能以超光速传递。在这个＂超光速运行的星系＂的案例中，也是可以具体分析的。
　　我们之所以观测到某些星系在以＂超光速＂远离我们，是因为星系是运动的物质，而宇宙在加速膨胀。请注意，宇宙的膨胀，不是物质在膨胀，否则原子的尺寸也会不断膨胀，而是宇宙空间在膨胀。宇宙空间不是通常意义上的物质，所以空间本身是不能传递信息的。无论宇宙空间膨胀到多大，都是没有任何意义的，因为不能传递信息。这些所谓的＂超光速运行的星系＂，无论它们与我们地球之间的分开速度有多大，哪怕是真的超越了光速，比如，是光速10倍、20倍、30倍，其本质上无非是由于宇宙空间膨胀导致的，这同样是不能以超越光速来向我们传递信息的。
　　你可以想象一些，假设小C为了躲债，通过某种技术手段，或者是＂神迹＂，躲到了这些以超光速远离地球的星系上去，我们是无法向他追债的。因为信息的传递速度最高就是光速，一束光从这些遥远星系上发出，我们地球上会因为二者之间空间距离的不断加大，而越来越难以接收到这束光，所以我们是难以接收到信息的。同样，我们地球上也很难定向与遥远的加快离开的星系发生信息上的交流。这也是为什么夜里天空是黑色的原因：遥远的星系的可见光越来越难以达到地球，从而照亮夜空。
　　所以说，如果你欠下一笔巨款，躲到遥远星系里面去就会没事了。
　　《潘建伟院士违背科学原理？光速可能不是物理规律，而是数学规律》
　　节选：
　　特别强调：真空中光速最快并不是＂观测到没有更快的，所以它最快＂，而是通过数学推导和实验得出的可靠知识。
　　特别强调：量子纠缠技术是安全的传输信息的加密技术，与超光速无关，已经证明无法利用它控制和传递信息。处于纠缠态的粒子间无法传递任何信息，而是处于一种奇怪的对应状态，且只有当我们对它进行＂被动＂＂询问＂时，这种对应关系才会显现。假如迫使其中一个粒子呈现某种状态，那么其＂纠缠态＂就会立即中止。在应用中，通信需要传输信息。加载特定的信息，就意味着要把人的＂意志＂＂主动＂强加给其中一个，这样＂纠缠态＂被消除，无论你在地球上获得什么样的结果，都和n光年以外的那个粒子无关了。只有通过测量一对处于＂纠缠态＂，且整体状态已知的粒子中的一个，才能够在瞬间获知另一个的状态；而无法把信息人为地加载给其中一个，并发送给另一个。
　　简单的说，它们本来就是一体，并不是超光速传递信息，也没有违背任何科学原理。所以，潘建伟院士搞的＂量子通信＂技术并没有违背科学原理。潘建伟他并不是要做超光速传递信息，而是研究一种加密信息的革命性手段。
　　（ ＂信息＂指的是能作用于一个物体或系统的任何信号，例如，一束光脉冲能开启一台仪器设备。研究人员提出，即使脉冲光束中最前沿的一些光子的速度超过光速，也只有在光束的多数光子团到达后，脉冲才会发生作用。这就是说，前沿超光速光子不能传达任何信息。不能传递信息的超光速是没有意义的，比如空间膨胀虽然超光速但无法传递信息。）
　　潘建伟
　　科学界有一种比较有趣的说法，认为光速不是物理规律，而是数学规律，比如圆周率为什么等于π？因为宇宙诞生的时候就等于这个数值，是第一属性。光速就和圆周率一样，是数学属性。而数学属性，是宇宙之中最牢不可破的规律，还要超越一切物理规律之上。
　　中山大学天文与空间科学研究院院长李淼表示：量子通信无法超光速，该技术仅为信息加密，与信息瞬时通信无关。（注/《三体中的物理学》中的第80页）
　　中国宇宙学、弦理论第一人李淼曾经表示：弦理论与灵魂相关是扯淡
　　最后特别强调：光速最快不是科学假说，而是科学理论。理论上确实允许在别的宇宙（数学宇宙）存在超光速，这是数学上允许的，但推导出在我们这个实际宇宙，不可以存在超光速。因为多元宇宙理论无法证伪，是科学理论，即使存在超光速，也与实际宇宙没有关系，也不可能被证实。据此，真空中光速最快，在有证据修正之前，该科学理论就是可靠的。
　　《将光子能量转化为质量，即 m = E / c²》
　　节选：
　　那么构成光的粒子——光子呢？是否存在某种＂反光子＂的物质？
　　答案是肯定的，只不过它不是什么基本的新粒子，而是跟普通的光子一样，没有任何区别。描述物质和反物质行为的物理理论也同样预言了如果两个高能光子以正确的方式对撞，那么它们会湮灭产生一对物质和反物质粒子。
　　事实上，早在1934年，布赖特（Gregory Breit）和惠勒（John Archibald Wheeler）就首先预言了光子-光子湮灭。其基本的思想很简单，如果将一个电子和一个正电子以相对较慢的速度对撞，一个最直接的结果就是产生一对能量相同的伽玛射线。而如果将整个过程反过来，也应该同样等效：即将适当能量的伽玛射线对撞会产生一个电子和一个正电子，这被称为＂布赖特-惠勒过程＂。
　　这里说的＂适当能量＂很关键，比如可见光的能量就远远不足。光子没有质量，它们是纯能量，因此根据爱因斯坦的E=mc²，光必须要有足够高的能量才能转换成电子和正电子的质量。所以只有伽玛射线能够做到这一点，因为其它形式的光的能量都太低了。
　　图2
　　○ 描述光和物质之间相互作用的理论。对布赖特-惠勒理论的验证是填补描述光和物质相互作用的理论的最后一块拼图。其它的六块拼图包括了狄拉克在1930年预测的电子和正电子的湮灭，以及1905年爱因斯坦的光电效应理论。| 图片来源：Oliver Pike, Imperial College London
　　虽然这在理论上是可能的，但要在实验室中实现却无外乎难于上青天，以至于布赖特和惠勒都认为要在实验室中观测到粒子对产生是不可能的。
　　当然，现在的科学家更加乐观一点，只不过实验设置需要额外的大质量高能粒子。尽管如此，我们依然还没有在实验室中观测到这个过程。
　　直到2014年，在英国帝国理工学院的物理系里，物理学家Steve Rose和其它两位合作者聚集在一个小房间内，几杯咖啡下肚后，想出了一个相对简单的方法来证明布赖特-惠勒过程，并且实验中无需依靠增加额外的高能粒子。
　　不久前，这一实验终于开始运行，希望能够首次实现将光直接转换为物质。
　　图3
　　○靶室，激光束被聚焦的地方。| 图片来源：Imperial College
　　Rose 教授说：＂这将是对爱因斯坦质能方程 E = mc² 的最纯粹演示 ，质能方程告诉我们的是当物质转化为能量时将产生多少能量。而我们所做的正是此事，只是恰好反过来：将光子能量转化为质量，即 m = E / c²。＂
　　图4
　　○ 来自帝国理工和德国耶拿的实验家。| 图片来源：Imperial College
　　实验系统中涉及到两束高功率的激光，用来制造将要被对撞在一起的光子。其中一个光子的能量约为可见光光子能量的1000倍，而另一个的能量则是可见光光子能量的10亿倍。
　　激光束被聚焦在靶室内的两个独立的目标上，在靶室内还包含了将激光束聚焦所需的复杂光学器件和用于偏转带电粒子的磁体。在对撞中产生的带电正电子是研究人员搜寻的目标，并以此来确认实验是否成功。
　　图5
　　○靶室内包含了用来聚焦激光束的光学器件。| 图片来源：Imperial College
　　他们在世界各地寻找最合适进行这项实验的激光系统，并最终发现其实最适合的仪器就在伦敦附近。于是他们前往了位于牛津附近的STFC卢瑟福·阿普尔顿实验室——中央激光研究所的双子激光。除了双子激光之外，他们使用的一些探测器来自欧洲核子研究中心（CERN）。
　　如果实验成功，他们将会探测到正电子，从而证明84年前的预言。但与此同时，数据分析的过程必须足够的严谨和缜密，以确认这些正电子确实来源于布赖特-惠勒过程，而不是其他的背景过程。
　　一旦实验成功地呈现这一过程，那么科学家重建的将是一个对宇宙最初100秒内的很重要、也能在伽马射线爆中看到的过程——这是宇宙中最大的爆炸事件，也是物理学最大的未解奥秘之一。
　　图6
　　○ 在实验中。| 图片来源：Imperial College
　　不仅如此，该实验也将是对描述光与物质之间相互作用的理论——量子电动力学（QED）的最后检验。QED的其他基本预测均已通过实验证明，而双光子布赖特-惠勒过程却还从未被证实过。
　　同时，这也将打开一种全新的高能物理实验的方式。让我们拭目以待吧。
　　《没有了相对论，很多人都无法驾车远游》
　　节选：
　　相对论是差不多100年前由德籍科学家爱因斯坦提出来的，那时候他还是一个瑞士伯尔尼专利局的一位年轻的技术员。在相对论刚刚被发表的时候，曾经被当时的哲学界强烈的质疑，甚至是极端鄙夷。这是因为，相对论给出的全新时空观，是如此的与传统直觉相违背。在爱因斯坦的脑海中，时空体系是可塑的、动态的，不再是分离的、静态的。时空不但能弯曲，还能造成钟慢尺缩效应这种让人匪夷所思的情况。比如，拳王泰森臂粗腰圆，腰围起码得有3尺8，当泰森乘坐一艘以光速的99.99%运动的宇宙飞船时，他的腰围就会变为0.3尺，打败了全世界的杨柳细腰。当然，具体的数值计算需要一种叫做洛仑兹变换式的工具来做。
　　洛仑兹变换式
　　爱因斯坦的相对论之所以被科学界接受，主要源于英国天文学家爱丁顿爵士的大力赞许和宣传。爱丁顿爵士也是一个超重量级大牛，当时是英国科学界的扛把子。正是因为爱丁顿爵士的强烈推荐，相对论才引起当时英国科学界上层的重视，最后由英国皇家学会资助，组织了两支科考队，分别在非洲几内亚万湾的普林西比岛和巴西的索布拉尔进行了实地观测。按照相对论的预言，大质量天体会明显的扭曲光的路径，而金牛星座发射出来的光线经过太阳周边引力场的时候，我们在地球上就会观测到。科考队的观测数值证明了相对论的准确性，爱因斯坦下了一城。
　　爱丁顿爵士
　　但让爱因斯坦真正成为家喻户晓的热门人物，还是因为媒体界的宣传。据说，在一篇新闻报道中，记者采访了一直支持爱因斯坦的爱丁顿爵士。记者问他，据说相对论很难被搞懂，世界上只有5个人懂得它，这5个人里面有您吗？爱丁顿爵士眨了眨眼，对记者说，我也一直在想，这5个人里面到底有谁呢？这样的新闻当然是极具眼球效应的，爱因斯坦立即在西方世界火的一塌糊涂，被认为是＂智慧的化身＂。爱因斯坦的一言一行，都备受瞩目，他的妙语语录，被民众广泛传播。当时没有网络，否则的话，爱因斯坦就是头号网红。不过，＂相对论很难，普通人不可能懂＂这一理念，就一直被流传下来，以至于很多人一提相对论都说＂我知道＂，但是他们不敢去研究具体说的是什么？因为在传闻中相对论很可怕。其实，今天任何一个理科专业的大学生，都是可以懂得相对论的。毕竟我们的时代不同了，起点也不一样了。100多年前的知识界还普通相信以太，而科学家则早就证明它是不存在的。科学家用自己的努力，不断提升着整个社会的智慧高度。
　　爱因斯坦的发型很酷
　　有些朋友就会问，相对论既然这么牛，那么它在生活生产之中有什么具体的实用价值呢？按照某些人的理解，相对论等科学理论，纯粹就是科学家脑海中构思出来的＂玩具＂，很牛，很酷，但是与日常生活有点远。其实，除了纯粹的数论，绝大多数的科学理论或者数学理论，都是可以指导生活生产实践的。就比如量子力学，没有对它的研究，就没有半导体产业。相对论是一种很有效的科学理论，这是被严格证明的，已经没有争议。同时，相对论也是一种很好的指导生活生产实践工具。
　　我举一个例子，大家都听说过全球卫星导航定位系统，英文缩写是GPS。现在我们出门开车，去一个没有去过的遥远的陌生地方，就需要用到电子地图，而电子地图就需要GPS来定位。简单来说，GPS系统就是利用空间人造地球卫星向活动在地面的人提供一个三维的服务系统，这个服务系统包括了三维空间坐标定位、时间、运行速度等要素。我们有了GPS，我们去了哪里，坐在交通工具上就知道我们在具体的什么时间点运行到了具体哪里。可以这样说，如果没有了相对论，很多人都无法驾车远游，因为相对论与GPS的应用密切相关。
　　导航定位系统不但具有民用价值，还有很大的军事价值。而美国，就是最早研发GPS系统的国家，它一直走在这一领域的最前列。早在1978年2月22日，美国就为了建立GPS系统发射了第一颗人造卫星。如今，美国一共发射了25颗人造卫星，它们在太空轨道上围绕地球运转，时时刻刻向地面发送时间信号。由于人造卫星的覆盖面广，在地球的任何一个角落，都有至少4颗卫星在无时无刻的进行信号传输，哪怕你去了南太平洋的一个远离大陆海岸线几千千米的无人烟的荒岛，你也可以随时接收到这些卫星的信号服务。
　　除了美国人搞出来的GPS系统，其他国家或者地区也有类似的卫星导航定位系统的研究和应用。毕竟这东西太宝贵，价值太高，谁都不想永远受制于美国。
　　于是，我们国家搞出来一个北斗卫星导航系统，这是我们中国人自主建设、独立运行的一种卫星导航系统，它可以为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务。此外，我们的邻居俄罗斯也搞了一个＂GLONASS＂，它就是格洛纳斯卫星导航系统，其作用类似于美国的GPS和中国的＂北斗导航＂。欧洲研发导航系统也比较早。欧共体时代，欧洲国家就一起开始搞一个＂伽利略全球卫星定位系统＂，在这个系统里面，一共由30颗卫星组成，目前已经组建完毕。欧盟委员会认为，我们现在也拥有了自己的全球卫星导航系统，终于可以打破美国GPS系统的垄断地位了，在全球高科技竞争浪潮中将获取有利地位，更可以为建设欧洲独立防务赢得保证。而日本人也不甘居于人后，花费大力气搞了一个＂准天顶卫星定位系统＂。这个系统的规模小一点，差不多就是4颗卫星，比欧盟的少26颗。原因是日本受制于美国，由于卫星导航定位系统可以直接服务于军事用途，如果搞得规模太大，就会被美国猜忌。所以，日本人不敢搞大的，就弄4颗卫星先使用起来。总之，虽然一直有＂大哥＂美国的保护，日本人处心积虑还是想要在这一领域自己弄一个独立的系统出来。
　　环绕地球的GPS导航定位卫星
　　不管是哪个国家或者地区搞的全球卫星导航定位系统，它们都要在距离地球表面上空至少2万千米处运动，其运行时速很快，一般不小于14000千米。这样，这些分布在地球上空的卫星，就会不可避免地牵扯到与相对论有关联的一系列的问题。比如，依据相对论的钟慢尺缩效应，卫星快速的做围绕地球的运动，就会导致一个时间的膨胀问题。简单说，卫星上的时间和地球上的时间速率不一样了。一个物体的运动速度越快，它所经历的时间就会越短暂，时间速率会趋于缓慢。这不是因为时间计算仪器的缺陷造成的计算误差，而是真正的时间出现了差别。
　　其次，卫星和地球表面的重力场是不完全一样的，而重力是直接影响到时间的，这样也导致了卫星上时间与地球上时间的差异。我们即使攀登上一座2层的小楼，我们站在楼顶，由于重力场的差异，楼顶的时间就与一楼的时间的速率就是不一样的，只不过由于很细微，难以直接察觉。但是人造卫星距离地表的高度有至少14000千米，而美国的GPS卫星距离地球地表高达20200千米，这样的距离已经足以把差异放大到足以影响生活生产的程度。因为，在美国GPS卫星所在的区域的高度，其重力场的值大概只有地球表面的4.8~4.9%。按照相对论的理论，重力场越强，其区域内时间流动的速率越慢，重力场越弱，则时间流动的速率越快。
　　所以说，黑洞的重力场强大的最变态，所以黑洞附近的时间流动非常缓慢。美国GPS卫星所在区域的重力场不到地球的5%，重力场这样的弱小，则时间流动的速率就会加快上去。这样计算下来，由于重力场的差异，卫星的时间速率与地球上的时间速率的差异将达到千分之十七秒多一点，或者是百分之一点七秒多。
　　黑洞的吸积盘怎么和老爱的发型很像？
　　一旦时间出现误差，定位就会失灵，这些误差如果不找办法解决掉，就会造成全球卫星导航地位系统的服务会越来越差，最终失去一切的应用价值。而如果我们掌握了相对论，就懂得原来这些都是有误差的，也就会提前找出修正的方案，让导航卫星的服务更加精确。一般来说，为了消除时间误差造成的定位失误，我们会将导航卫星的时钟标准频率调小为4.5X10-3赫兹。而如果我们不知道相对论理论的存在，就没有办法应用卫星导航系统了。