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第二十章 超越光速

第二十章超越光速
当那颗燃烧着黑色火焰的球体坠落在地时，那个银色巨人——诺亚奥特曼转过身对着那颗球体说道：“将黑暗毁灭吧！”

随后，诺亚闪电轰击在那颗燃烧着黑色火焰的球体上，“轰——”的一声，球体发生巨大爆炸。

诺亚朝着希克拉继续说道：“这个宇宙的光，就由你来守护吧！让这个宇宙的未来在你的守护下传承到永恒！”

“好好利用我赐予你的力量吧！”

诺亚刚说完，全身就分解成一颗颗金色的光粒子，融入狮子之瞳的红色宝石之中。

另一个宇宙，光之国的宇宙警备队本部大厅里，雷欧奥特曼正在踱来踱去思考着什么。

“雷欧，有什么事吗？赛罗的训练完成了吗？”佐菲从空中降落下来说道。

“赛罗的训练还没有结束，依旧在k76行星上进行着。”雷欧面露焦急的说道，“实不相瞒，我的变身工具——狮子之瞳其实是一对的，都是宇宙中第一缕光——诺亚奥特曼所留下来的。如今，我自己的这一个感应到另一个出现在与我们宇宙相连的空间通道的另一端，我想去调查一番。”

佐菲听了之后，沉思了一下，说道：“雷欧你去吧。光之国这边你不必操心！”

“那我就走了！”雷欧说道，就飞离了宇宙警备队本部。

与此同时，希克拉呆呆地看着格利泽436b行星的天空许久。他想的是，这一切难道真的这么巧合与顺利吗？

德科拉斯号，量子通讯器发出通讯消息，“队长，是麦肯博士的通讯。”刘宇接听之后说道。

“队长，你们的行程已经过去了一个月！”麦肯博士的声音从通讯器里传了出来。

“什么，一个月，这么说来的话，我们在被那道光幕袭击之中所产生的时空进程，已经过去了一个月？”刘镇听到后吃惊的说道。

麦肯博士没有理会刘镇的吃惊，继续说道：“队长，时空领域的研究已经完成，同时也完成了超光速的实验，等你们回来后，刘宇会将报告书详细讲解给你们听的。”刘宇听了之后，苦笑一声。

lhfw全体包括希克拉在内，在格利泽436b行星上休整了几天，同时希克拉整理了一下此次探查的结果，确认了右手中指所莫名其妙佩戴上的戒指就是狮子之瞳，也确认了，德科拉斯号时间静止的那一瞬间实际上已经过去了一个月。

十个地球日后，lhfw回到地球。

又过去了三天，lhfw全体集中到总部基地司令室内听刘宇讲解超光速。

“当超越光速的那一瞬间，时间将会倒流，这是一众很普遍的认知。”刘宇说道，“理论上，会进入与之相平行时空进程的平行宇宙。”

“而在相对论中，运动速度和物体的其它性质，如质量甚至它所在参考系的时间流逝等，密切相关，速度低于（真空中）光速的物体如果要加速达到光速，其质量会增长到无穷大因而需要无穷大的能量，而且它所感受到的时间流逝甚至会停止（如果超过光速则会出现“时间倒流”，但注意，是“感受”而已），所以理论上来说达到或超过光速是不可能的（至于光子，那是因为它们本身质量为零）。但也因此使得物理学家（以及普通大众）对于一些“看似”超光速的物理现象特别感兴趣。但是在介质中，物体的运动速度超过介质中的光速则是可能的。因为光速在介质中会下降。这种情况下会产生一些特别的现象。假使物体带电，则会发出蓝色光为主的切连科夫辐射。有可能这个理论被突破，超光速的传播还是有可能的，如果真是这样，时间倒流这些理论就会被修改。”

“在相对论中“世界线”是一个重要概念，我们可以借助“世界线”来给“超光速”下一个明确定义。

什么是“世界线”？我们知道，一切物体都是由粒子构成的，如果我们能够描述粒子在任何时刻的位置，我们就描述了物体的全部“历史”。想象一个由空间的三维加上时间的一维共同构成的四维空间。由于一个粒子在任何时刻只能处于一个特定的位置，它的全部“历史”在这个四维空间中是一条连续的曲线，这就是“世界线”。一个物体的世界线是构成它的所有粒子的世界线的集合。

不光粒子的历史可以构成世界线，一些人为定义的“东西”的历史也可以构成世界线，比如说影子和光斑。影子可以用其边界上的点来定义。这些点并不是真正的粒子，但它们的位置可以移动，因此它们的“历史”也构成世界线。

四维时空中的一个点表示的是一个“事件”，即三个空间坐标加上一个时间坐标。任何两个“事件”之间可以定义时空距离，它是两个事件之间的空间距离的平方减去其时间间隔与光速的乘积的平方再开根号。狭义相对论证明了这种时空距离与坐标系无关，因此是有物理意义的。

时空距离可分三类：类时距离：空间间隔小于时间间隔与光速的乘积类光距离；类光距离：空间间隔等于时间间隔与光速的乘积；类空距离：空间间隔大于时间间隔与光速的乘积

下面我们需要引入“局部”的概念。一条光滑曲线，“局部”地看，非常类似一条直线。类似的，四维时空在局部是平直的，世界线在局部是类似直线的，也就是说，可以用匀速运动来描述，这个速度就是粒子的瞬时速度。

光子的世界线上，局部地看，相邻事件之间的距离都是类光的。在这个意义上，我们可以把光子的世界线说成是类光的。

任何以低于光速的速度运动的粒子的世界线，局部的看，相邻事件之间的距离都是类时的。在这个意义上，我们可以把这种世界线说成是类时的。

而以超光速运动的粒子或人为定义的“点”，它的世界线是类空的。这里说世界线是类空的，是指局部地看，相邻事件的时空距离是类空的。

因为有可能存在弯曲的时空，有可能存在这样的世界线：局部地看，相邻事件的距离都是类时的，粒子并没有超光速运动；但是存在相距很远的两个事件，其时空距离是类空的。这种情况算不算超光速呢？

这个问题的意义在于说明既可以定义局部的“超光速”，也可以定义全局的“超光速”。即使局部的超光速不可能，也不排除全局超光速的可能性。全局超光速也是值得讨论的。

总而言之，“超光速”可以通过类空的世界线来定义，这种定义的好处是排除了两个物体之间相对于第三观察者以“超光速”运动的情况。

下面来考虑一下什么是我们想超光速传送的“东西”，主要目的是排除“影子”和“光斑”之类没用的东西。粒子、能量、电荷、自旋、信息是我们想传送的。有一个问题是：我们怎么知道传送的东西还是原来的东西？这个问题比较好办，对于一个粒子，我们观察它的世界线，如果世界线是连续的，而且没有其他粒子从这个粒子分离出来，我们就大体可以认为这个粒子还是原来那个粒子。

显然，传送整个物体从技术上来讲要比传送信息困难得多。现在我们已经可以毫无困难地以光速传递信息。从本质上讲，我们只是做到了把信息放到光子的时间序列上去和从光子的时间序列中重新得到人可读的信息，而光子的速度自然就是光速。

类似地，假如快子（s，理论上预言的超光速粒子）真的存在的话，我们只需要发现一种能够控制其产生和发射方向的技术，就可以实现超光速通信。

极其可能的是，传送不同的粒子所需要的代价是极其不同的，更经济的办法是采用复制技术。假如我们能够得到关于一个物体的全部信息，并且我们掌握了从这些信息复制原物体的技术，那么超光速通信与超光速旅行是等价的。

科幻小说早就有这个想法了，称之为远距离传真(teleport）。简单的说，就是象传真一样把人在那边复制一份，然后把这边的原件销毁，就相当于把人传过去了。当然问题是象人这种有意识的复杂物体能否复制。”

“e=mc^2/sqrt(1－v^2/c^2)

上述公式是静止质量为m的粒子以速度v运动时所具有的能量。

很显然，速度越高能量越大。因此要使粒子加速必须要对它做功，做的功等于粒子能量的增加。

注意当v趋近于c时，能量趋于无穷大，因此以通常加速的方式使粒子达到光速是不可能的，更不用说超光速了。

但是这并没有排除以其他方式使粒子超光速的可能性。

粒子可以衰变成其他粒子，包括以光速运动的光子（光子的静止质量为零，因此虽以光速运动，其能量也可以是有限值，上述公式对光子无效）。衰变过程的细节无法用经典物理学来描述，因此我们无法否定通过衰变产生超光速粒子的可能性（?）。”

“当今物理学通过虚质量转换器，将物体的质量转化为虚质量，那么就不需要无穷大的能量的同时，也可以进行超光束旅行！”

“时空随着超越光速而发生改变，相对论里提到了时间倒流的概念，给定一个四维空间，坐标系内两点的距离为0，在欧几里得空间中，距离为0的两点重合，但在四维空间中普遍认为有一个时间轴，即这两点在空间上重合，但仍有时间距离，即在同一点的两个不同的时间，这时坐标系内会形成一个类似圆锥的新的空间，俗称"光锥"，即两点在空间上重合的点在时间上可以进行光传递，如果我们在"光锥"内，就称为"类时"，反之则为"类空"，时光机就是构造一个闭合类时曲线，实现在时间轴上的反向传递，理论上是存在的，但根据计算，此时各个坐标都为无理数，即存在强烈的时空振荡，造成时空不稳定，无法完成传输，所以不能实现。不过现在，通过反重力装置即可解决。”

“按照爱因斯坦那个著名的能量质量关系式e=mc2，穿越时间隧道回去完全是可能的。1905年，爱因斯坦在“狭义相对论”中这样解释一个“奇异”世界：我们所处的宇宙可以看成是一个四维时空，随着物体运动的速度增快，时间流程将会变慢，空间尺度将会缩短。1915年，爱因斯坦进一步提出他的引力理论，叫作“广义相对论”。同样在这个“奇异”世界中，在大质量物体（即强大的引力场）作用之下，时空结构会发生弯曲，时间流程也会变慢。四维时间可以像三维空间一样发生弯曲。1974年在美国杜兰大学的提普勒（frankjtipler）就曾做过计算，一个质量很大、无限长的圆柱体，若沿着轴心以接近光速自转，便可让航天员造访他自己的过去；同样的，这也是拖着光线绕着轴，以封闭曲线运动。1991年，美国普林斯顿大学的戈特则预测，宇宙弦（宇宙学家认为这种结构是在宇宙大爆炸初期形成）可以造成相似的结果。科学家们研究发现：当宇宙飞船经过重力场时，把重力场的拉力转换成推力，宇宙飞船在那段时间内，便可以以光速甚至超光速飞行。美国航空航天局（nasa）的专家们已经创立了“时空场共振理论”，这是以爱因斯坦和德国物理学家海森堡的“统一场论”为基础建立的。其要旨是：借助电磁、重力、光速和时空共同演变的伸缩性，瞬间跨越时光。但是，就算真能超光速，狭义相对论也提到物体运动速度越快、长度变得越短，越趋近光速、越为显着，此为“罗伦兹收缩”；而“广义相对论”也提到，趋近光速会受到强大潮汐重力场的作用。当到达光速时，换作是人的话，恐怕早已不成人形了，不用说超光速了。”

“这些问题，依据现在的技术的话，通过虫洞即可得到完美解决。在广义相对论发表后不久，1935年爱因斯坦就在理论上发现了“虫洞”－－也就是由两个相连的“黑洞”所构成的时空结构中的“豁口”的存在－－一条贯穿空间和时间的隧道。也就是说，只要能够建造一个稳定的虫洞，就可以跨越时间和空间。数学家把这种情形称作“多连通空间”。但理论家一直未搞清，虫洞仅允许光线通过？抑或飞船也能穿行？到了1988年，美国加州理工学院的桑恩和摩立斯终于得出了结论：虫洞的两端皆可出入，并非像黑洞那样是一种单向通道，只进不出；再者，旅行者在虫洞内仅受到一般的拉力，不像在黑洞中。并且，该大学柏克莱分校的吉普·索恩教授还提出：光找到这样一个“虫洞”还不够，还必须使它的开口时间足够长，这样才能让人有足够的时间钻入它。因为根据量子理论，这个虫洞在强力的作用之下，将于瞬间关闭。有一种假设是利用开斯米效应等量子方式向“虫洞”里灌输反物质，这样就可以延长虫洞开启的时间。并且，同样利用反物质将其“扯大”，钻出一条长度约为一光年的“时间隧道”。这样一条“时间隧道”，便是由“现在”通往“过去”的“快捷方式”。这需要融合爱因斯坦的“广义相对论”和量子力学理论，创造出一个全新的量子引力论。著名的洛斯阿拉莫斯国家实验室（allab）的科学家已在如何利用虫洞方面进行开拓。他们对反物质有了更深的研究：一直以来，这种奇怪的反物质只存在于理论之中，而今他们已成功地证明，反物质也存在于我们的现实世界之中。并且得出结论：虫洞的超强（引）力场，也一样可以通过反物质来中和。（“正物质”和“反物质”有一很有意思的差别，前者拥有“正质量”，能产生能量，后者具有“负质量”，却可以吸去周围的能量。）而实际建造一个虫洞要分3步：第一步，寻找或建立一个虫洞，开辟一个隧道用来连接太空中两个不同的区域。第二步，使虫洞稳定下来。由量子产生的负能量，虫洞便允许信号和物体安全地穿越它。负能量会抵制虫洞变为密度无穷大或接近无穷大。换句话说，它阻止了虫洞演变成黑洞。第三步是牵引虫洞。一艘具有高度先进技术的宇宙飞船将虫洞的入口互相分离开。如果两个埠都放置在空间中合适的地方，那么时间差将保持恒定状态。假设这一差值是10年，一名宇航员从一个方向穿越虫洞，他将跳到10年后的未来，反之，宇航员若是从另一方向穿越虫洞，他将往回跳10年”

“总之，超光速是实现时空变换的前提！”刘宇顿了顿又说道，“麦肯博士已经将时间逆流机制作完成，由于空间的限制和理论的不完善，而无法进行空间变换，只能进行同一地点的时间旅行。”

“不如，我们去三千万年前吧，也许我们会见到圆谷公司所创造的迪迦奥特曼呢！”千叶百慧子打断刘宇的讲话说道。请看下一章《逆流时间，让时光回到三千万年前》