【博科園-科學(xué)科普】現(xiàn)代物理學(xué)的基本概念是光速是恒定的，真空中每秒186000英里 (299792公里/秒)。1906年愛因斯坦在他的廣義相對(duì)論中確立了這一點(diǎn)，那時(shí)他剛剛年僅26歲（令小編羨慕不已||ヽ(*￣￣*)ノミ|Ю）。但如果沒有呢？最近幾年有爭(zhēng)議的事件發(fā)生，對(duì)于光總是以恒定速度傳播的觀點(diǎn)提出了質(zhì)疑。事實(shí)上已經(jīng)知道了很長(zhǎng)一段時(shí)間，有幾個(gè)現(xiàn)象速度比光快，但不違反相對(duì)論。
圖片：Melmak, Pixababy
例如：當(dāng)速度比聲音快的時(shí)候就會(huì)產(chǎn)生音爆，但比光更快的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生一種“l(fā)uminal boom”。俄羅斯科學(xué)家帕維爾阿列克謝耶維奇切倫科夫于1934年發(fā)現(xiàn)了這一點(diǎn)，1958年他獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。切倫科夫輻射可以在核反應(yīng)堆的核心中觀察到。當(dāng)核心被淹沒在水中冷卻時(shí)，電子在水中的移動(dòng)速度超過了光速，從而導(dǎo)致了“l(fā)uminal boom”
雖然沒有質(zhì)量的粒子能比光跑得快，但空間的結(jié)構(gòu)卻可以。根據(jù)宇宙膨脹理論，宇宙大爆炸后：宇宙的體積擴(kuò)大了一倍，然后又翻了一倍，不到萬(wàn)億分之一秒，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過光速。對(duì)宇宙加速速度的最好估計(jì)是每百萬(wàn)秒每秒68公里。
量子糾纏是另一個(gè)不違背愛因斯坦理論的超光速相互作用的例子。當(dāng)兩個(gè)粒子糾纏在一起時(shí)， 即使它的伴侶在宇宙的另一端, 也可以瞬間“感應(yīng)”到。愛因斯坦稱其為“遠(yuǎn)距離幽靈行動(dòng)”，最后一個(gè)例子是理論上的(至少現(xiàn)在是這樣)。如果我們能夠彎曲或折疊時(shí)空，比如有蟲洞，它就能讓宇宙飛船瞬間從太空的一邊傳到另一邊。
圖片版權(quán)：NASA/WMAP Science Team
愛因斯坦說光在整個(gè)宇宙中的作用幾乎相同。雖然有一個(gè)問題，今天科學(xué)家們驚嘆宇宙的同質(zhì)性。一個(gè)方法是研究宇宙微波背景（CMB），這實(shí)際上是位于宇宙每個(gè)角落的宇宙大爆炸留下的光。無論在哪里檢測(cè)，總是相同的溫度-454 Fo (-270 Co)。如果是這樣，光以恒定的速度傳播，它怎么能從宇宙的一端到另一邊呢？到目前為止，科學(xué)家們還不知道，目前理解的是在早期 "宇宙膨脹" 中一定存在一些特殊的條件。
隨著時(shí)間的推移，光線減慢的想法首先由倫敦帝國(guó)學(xué)院的若昂 Magueijo 教授和加拿大周邊研究所的同事 Niayesh Afshordi 博士提出。他們的論文在1998末提交給天體物理學(xué)，此后不久出版。不幸的是研究宇宙微波背景輻射尋找支持它的線索所需的適當(dāng)儀器，在當(dāng)時(shí)是不可行的。
Magueijo 和 Afshordi 完全消除了宇宙膨脹。相反他們爭(zhēng)辯說：當(dāng)宇宙年輕時(shí)存在的強(qiáng)烈熱量1萬(wàn)兆 Co，允許粒子-包括光子 (光粒子)以無限的速度移動(dòng)。因此光旅行到宇宙中的每一個(gè)點(diǎn)，導(dǎo)致我們今天可以觀察到的宇宙微波背景輻射的統(tǒng)一性。Afshordi 告訴衛(wèi)報(bào)說：早期宇宙的波動(dòng)是什么樣子的？這些是形成行星、恒星和星系的波動(dòng)。第二年的一次實(shí)驗(yàn)使 Magueijo 和 Afshordi 的理論可信。
宇宙微波背景，圖片版權(quán)：NASA/WMAP Science Team
1999年哈佛大學(xué)的Lene Vestergaard Hau進(jìn)行了一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，將光的速度降低到每小時(shí)40英里(64公里)震驚了世界。Hau的研究材料比絕對(duì)零度高幾度。在這樣的環(huán)境中，原子的運(yùn)動(dòng)非常緩慢。它們開始重疊，變成了所謂的玻色-愛因斯坦凝聚。在這里原子變成了一片大云，并且表現(xiàn)得像一個(gè)巨大的原子。Hau通過這樣的云發(fā)射了兩束激光，由鈉原子0.008英寸(0.2 mm)寬組成。
第一次爆炸改變了云的量子性質(zhì)。這增加了云的折射率，使第二束速度減慢到每小時(shí)38英里(61公里)。折射是指當(dāng)光或無線電波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)彎曲或扭曲。2001年的一項(xiàng)發(fā)現(xiàn)也為變光理論提供了證據(jù)。著名天文學(xué)家約翰·韋伯在深空研究類星體時(shí)做了一個(gè)觀察。類星體是數(shù)十億倍于太陽(yáng)的發(fā)光物體，它們由黑洞提供能量。它光度來自吸積盤，由氣體組成包裹著。
韋伯發(fā)現(xiàn)一個(gè)特殊的類星體在接近星際云時(shí)吸收了不同于預(yù)期的光子類型。只有兩件事可以解釋這一點(diǎn)。要么是電荷改變了，或者光速已經(jīng)變了。2002年由理論物理學(xué)家保羅·戴維斯(Paul Davies)領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)澳大利亞團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，它不可能改變極性，因?yàn)檫@違反了熱力學(xué)第二定律。
類星體3C 279的概念圖，圖片版權(quán)：NASA Blueshift, Flickr
2015年的另一項(xiàng)突破性研究進(jìn)一步挑戰(zhàn)了這項(xiàng)科學(xué)的主要部分。來自格拉斯哥和赫瑞瓦特大學(xué)的蘇格蘭物理學(xué)家成功地在室溫下減慢了光子的速度（沒有折射）。實(shí)驗(yàn)基本上為光子建造了一個(gè)跑道，這樣做是為了使兩束光子并排賽跑。一條軌道不受阻礙，另一個(gè)拿著一個(gè) "面具"，它像一個(gè)紅心目標(biāo)。
在中心是一個(gè)狹窄的通道，光子不得不改變形狀擠壓通過。故而減慢了光子下降約一微米 (千分尺)，不是很多，但足以證明光并不總是以恒定的速度傳播。到目前為止，儀器已經(jīng)改進(jìn)到可以成功探測(cè)CMB的程度。因此2016年Jo?oMagueijo和Niayesh Afshordi發(fā)表了另一篇論文，這次發(fā)表在“ 物理評(píng)論D ”上。
他們目前正在測(cè)量CMB的不同區(qū)域，并研究星系的分布，尋求線索來支持他們理論的光線在宇宙的最早時(shí)刻擺脫了假定的速度限制。這是一個(gè)邊緣理論。然而影響是驚人的。整個(gè)物理學(xué)前提是光速的恒定性， Magueijo說：所以我們必須想辦法改變光速而不破壞整個(gè)事情，計(jì)算應(yīng)該在2021年之前完成。
備注：本文部分理論尚未證實(shí)
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