在物理學(xué)的發(fā)展歷程中，1905 年愛因斯坦提出的狹義相對論，就像一座難以撼動的里程碑，為我們揭示了宇宙速度的奧秘：宇宙中任何粒子都存在一個極限速度，這個速度等同于真空中的光速。
狹義相對論表明，沒有質(zhì)量的粒子，如光子、膠子，從誕生起就以光速運動；而有質(zhì)量的粒子，其運動速度只能無限趨近于光速，永遠無法達到，更不可能超越。
這是因為當(dāng)有質(zhì)量的物體無限接近光速時，其蘊含的能量（質(zhì)量）將趨向于無窮大，整個宇宙都難以提供足夠的能量，來推動這個有質(zhì)量粒子加速到光速。
更為奇妙的是，光子的運動不依賴于任何參考系，也不依賴于任何觀察者。
無論觀察者自身的速度如何，在其眼中，光始終以光速運動。
即便你達到了光速的 99%，光依然會以光速遠離或靠近你。
這一現(xiàn)象與我們的直覺相悖，或許光有著獨特的參考系，只是人類尚未明晰。
那么，真的沒有任何事物的速度能夠超過光速嗎？
數(shù)十年來，科學(xué)家們對相對論進行了極為嚴苛的驗證，事實證明，愛因斯坦的理論是正確的：在真空中，沒有任何粒子的運動速度可以超越光速。
然而，宇宙的奇妙遠超想象，確實存在一些看似超光速的現(xiàn)象，且這些現(xiàn)象并不違背物理學(xué)定律。
光在不同介質(zhì)中的傳播速度存在差異。
在真空中，光的傳播速度最快，任何物質(zhì)粒子都無法超越。但在空氣、水等介質(zhì)中，光速會降低，約為真空中光速的 80%。因此，當(dāng)一個被加速到接近真空中光速的粒子進入這些介質(zhì)時，便能夠輕松超越光速。
光子在介質(zhì)中速度降低的典型表現(xiàn)，就是在不同介質(zhì)中具有不同的折射率。例如，當(dāng)一個被加速到 99% 光速的電子和一個光子同時進入水中，電子的速度基本保持不變，而光子的速度會因水的存在降低至原來的 3/4。此時，電子就能超越光速。
當(dāng)電子在水中超越光速時，會產(chǎn)生一種獨特的藍色輝光，即切倫科夫輻射。
這一現(xiàn)象與物體在空氣中突破音障類似，粒子突破的是光障，會形成激波陣面和光波錐。在核反應(yīng)堆中，我們常常能夠觀察到這種現(xiàn)象。
20 世紀 20 年代末，哈勃的研究不僅拓展了我們對宇宙范圍的認知，還揭示了宇宙中星系的運動規(guī)律 —— 星系正在遠離我們，且距離越遠，遠離的速度越快，這就是哈勃定律。
此后，科學(xué)家們致力于測量宇宙的膨脹速率，即哈勃常數(shù)。目前，哈勃常數(shù)約為 70 千米 / 秒 / Mpc。Mpc 指百萬秒差距，是一種距離單位，1Mpc 約為 320 萬光年。這意味著，每隔 320 萬光年的距離，星系遠離我們的速度就會增加 70 公里 / 秒。
按照這一規(guī)律計算，在距離地球 140 億光年以外的區(qū)域，星系遠離我們的速度已經(jīng)超過了每秒 30 萬公里，即超過了光速。
而宇宙的實際范圍遠超 140 億光年，因此，宇宙中有大量星系遠離我們的速度遠超光速。這些星系此刻發(fā)出的光，將永遠無法被我們觀測到，我們現(xiàn)在所看到的，是它們很久以前發(fā)出的光。隨著時間的推移，會有更多星系從我們的視野中消失。
那么，質(zhì)量微小的粒子都無法超越光速，龐大的星系又是如何做到的呢？
實際上，看似星系在遠離我們，實則是星系與我們之間的空間在不斷膨脹。
這就好比面包中的葡萄干，當(dāng)面包在烤箱中膨脹時，葡萄干之間的距離增大，看似葡萄干在相互遠離，實則是面包本身在膨脹。同樣，宇宙就像一個不斷被吹氣的氣球，整體空間在持續(xù)膨脹。
在量子力學(xué)領(lǐng)域，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了兩個相互伴生的粒子，它們以一種奇妙的方式糾纏在一起。即便相隔萬水千山，它們之間也能發(fā)生詭異的相互作用。
量子世界與宏觀世界有著本質(zhì)區(qū)別，其最大的特點在于不確定性和各種狀態(tài)的疊加態(tài)。
以粒子的位置和動量為例，在被測量之前，粒子會隨機處于不同的位置，動量也具有不確定性。此外，物質(zhì)粒子具有自旋這一本質(zhì)屬性。
例如，兩個費米子（如電子）若想占據(jù)同一空間，根據(jù)泡利不相容原理，它們需處于不同的量子態(tài)。也就是說，同一軌道上的兩個電子，其自旋方向相反，一個自旋向上，另一個自旋向下。但在被測量之前，這兩個電子都處于兩種自旋狀態(tài)的疊加態(tài)。
當(dāng)我們對電子進行測量時，其狀態(tài)會坍縮為一個特定的位置和確定的自旋狀態(tài)。
然而，每次進行測量實驗，得到的結(jié)果都會有所不同。對于兩個糾纏的粒子，就像兩個自旋相反的電子，在未被觀察時，它們處于自旋的疊加態(tài)。
當(dāng)其中一個粒子被測量并表現(xiàn)出確定的自旋狀態(tài)，如自旋向上時，另一個粒子會立刻表現(xiàn)出自旋向下的狀態(tài)，無論它們相距多遠。
值得注意的是，量子糾纏現(xiàn)象不能用于傳遞信息。因為每次測量得到的位置和自旋狀態(tài)都是隨機的，無法直接傳遞有用的信息。
量子糾纏現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，讓我們認識到在微觀層面上，宇宙似乎是一個相互關(guān)聯(lián)的實體，也促使我們不斷探索微觀世界的奧秘，以解開這個世界更深層次的謎團。
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