如果物体运动的速度超过光速，我能看到它吗？有何依据？

如果旁边有物体运动速度超过光速,自己可以穿越吗?~

从理论上来说是能,据相对论来说,当物体的运动速度达到或超过光速时,我们会看到一个完全不同的时空,也许就能穿越过去未来~

1905年爱因斯坦提出了著名的狭义相对论。在这个全新的理论中，宇宙中的一切物体的运动速度被规定都不能超过光速。这个和过去的物理学格格不入，甚至有些蛮横的规定到底是怎么出现的呢？以及为什么物理学家对超光速就那么讳莫如深呢？
一. 光速不变的历史背景
其实早在19世纪末的时候，物理学家就已经察觉到一些光速的不寻常了。光速的异常第一次出现在电磁波里面。当时英国物理学家麦克斯韦刚刚提出著名的麦克斯韦方程组，统一了电磁学。人们很快发现，根据麦克斯韦方程组的预言，光速在任何参考系中似乎都应该是一个常数和光源，和观察者的速度都无关。这句话的意思是说，我手拿一只电筒，我看到电筒放出的光以光速往前运动。这很自然。不过如果我坐上一个0.5倍光速向前运动的火箭，我看到电筒的光还是以光速向前运动，而且没有上火箭、静止着站在地面的其他观察者看到的光也是以光速向前运动，这就实在是太奇怪了。
二. 实验与两大基本假设
在电磁学理论刚出来的时候，物理学家们对光速不变这样的推论其实是拒绝的。这太违反直觉了，一定是电磁学理论在什么地方出了问题。然而经过了很长时间的摸索和修改，光速不变的这朵乌云不但没有从物理学的理论框架中消失，反而变得越来越强烈和明显，想忽略都不行。
在1887年，两位实验物理学家，迈克尔逊和莫雷尝试通过迈克尔逊干涉仪来测出光速相对于地球公转速度的变化。
然而实验事实却以很高的精度告诉他们，尽管地球的公转速度一直在不断改变，但在地球上测到的光速却是时时刻刻都是一样的。这就意味着光速真的跟地球参考系的公转速度没有任何关系。

图一： 迈克尔逊莫雷实验原理图
迈克尔逊-莫雷实验非常强有力地表明了光速就是自然界里的一个非常特殊的速度，好吧，既然实验没有办法否定它，人们只好学习如何去理解并接受这一事实。到了1905年，瑞士专利局的一个年轻人，阿尔伯特·爱因斯坦决定正式承认光速不变这个事实，并将光速不变作为一个基本假设放入它的新理论中。这个新理论就是后来大名鼎鼎的狭义相对论。
狭义相对论建立在两大基本假设之上，其中一个是相对性原理，即要求物理定律不依赖于任何具体的惯性参考系。所以的惯性参考系均是平权的。第二个假设就是光速不变。但非常奇妙的是，人们发现这两个看似简单的基本假设要同时满足的话，必须付出非常巨大的代价。因为这两个假设在牛顿的绝对时空下是互相矛盾的。所以如果它们两者都对的话，就一定意味着时间和空间不再是以前那种绝对的物理对象了。我们必须建立全新的时空。
三. 光速不变带来的时空观
如果我们用一种叫做洛伦兹变换的数学工具来代替牛顿时期的伽利略变换。那么爱因斯坦提出的两大基本假设就可以同时得到满足。
图二：惯性参考系的洛伦兹变换
但代价是，在不同的惯性参考系中长度不再是不变的了。时间的流逝速度也不再是一样的了。甚至在不同的地方，时间的先后顺序都不一样了。在一个参考系中A事件在B事件之后发生。换一个参考系，A事件就有可能在B事件之前发生。也就是说，未来会变成过去，过去会变成未来！
四. 如果超过光速会发生什么？
未来跟过去居然也是相对的。那这样依赖于时间顺序的因果律不是就完全乱套了吗？不过还好。如果我们观察得更细致一些，我们就会发现时间顺序的颠倒并不是一个普适情况，要发生过去和未来的颠倒需要满足一些前提条件。这个条件就是：如果两个观测者看两个事件A,B的发生先后顺序要颠倒的话，则要求这两个事件在时空上的间隔是一个类空间隔才行。
什么叫类空间隔呢？
?图三：时空图
我们如果用时空图来表示我们这个世界，水平方向是我们的空间坐标，竖直方向是我们的时间坐标。那么光线运动的轨迹就一定处于一个45度倾角的圆锥中，这个时空图上的圆锥就叫做光锥。它把我们的时空分成了三部分，分别是：处在光锥内部的，叫做（关于原点的）类时间隔。处在光锥之上的，叫做（关于原点的）类光间隔，和处在光锥之外的，叫做（关于原点的）类空间隔。
类空间隔的一个特性我们刚刚说了：两个事件的时间先后顺序想要颠倒的，这两个事件必须处于类空间隔上。
类空间隔另一个的特性是:如果想从原点到达类空间隔的任何位置，那么运动速度必须要超过光速才行。
两个特性一结合我们就会发现：任何能量，物理和信息都不能超光速传播！为什么呢？因为如果有任何一种信息可以超过光速，那么它就可以从事件A到达事件A的类空区域上的一个事件B。而类空间隔的两个事件AB不具有绝对的过去和未来。这就使得从A,B既可以是对方的过去，又可以是对方的未来。而如果A，B之间还有超光速的信息往来。那么这就意味着我们可以从未来发送一些信息来影响过去了! 这样世界的因果律会瞬间土崩瓦解。
而这正是物理学家们如此固执地坚持任何信息一定不能超过光速传播的原因。

出品：科普中国
制作：sym cheng
监制：中国科学院计算机网络信息中心
“科普中国”是中国科协携同社会各方利用信息化手段开展科学传播的科学权威品牌。
本文由科普中国融合创作出品，转载请注明出处。

　　事实上，你可能会看见它，这时它刚刚经过你的身旁。但是当这个物体向着你的方向超光速驶来的时候，你却没法看见它，就算它是在你的视线当中！假设一个物体的速度是超光速的，那么从物体上反射出来的光线到你的眼睛接受这个光线的时间就会被延迟。此时，这个物体会比它身上所反射出的光先接近你，当物体经过你的身旁时，物体所反射出来的光才到达你的位置。当物体经过你的身旁时，它一直保持着隐形的状态，直到它身上反射出的光线在一定时间内被你所接收。 在现实生活中，如果存在着这样高速运动的物体，它可能会留下一个蓝红色模糊的形象，这是由于我们的大脑的处理时间有限。这里出现的超瞬态，蓝红移动的光，是由于“多普勒频移”，这将会在下面作出解释。

　　

　　源点的运动引起波长变化

　　当物体正在穿过或刚刚穿过你时，首先你会看到蓝移的光接近你（由于波长的聚集或缩短导致随着光的频率增加，对于一个靠近的物体会发生多普勒蓝移），然后你会看到当物体远离你时来自它红移的光（由于波长的伸展导致随着光的频率减小，对于一个远离的物体会发生多普勒红移）到达你的时间较晚，还会导致双向出现的分裂图像！图像会是模糊的。

　　

　　天鹅周围水流的多普勒效应

　　一种更简单的表述方法是你会看到来自物体的蓝移光，而离开物体的红移光会在物体经过后导致反方向的分裂图像（以下是我的文学表述：我没有看到你经过，但你在分裂图像中是又蓝又红的，这是为什么？这是如何发生的？）这种情况与一种不太复杂的情况类似：一家超音速飞机经过你时，你并没有听到它的声音，但当它经过你身边后，你却听到了它的轰鸣声，声音的传播是滞后的。

　　

　　不过，光的情况要复杂得多，这一点你可以从上面看出。饶有兴趣的是，假如你没有看到一个速度比光速大的物体接近（你没有寻找距离，你也同样错过了蓝移），一旦这个物体从你身边经过，你可能会在看到物体前端之前首先看到物体后端，因为来自你较近一侧的光线会比远处的光线先一步靠近你！从理论上讲，物体超过光速的速度越快，它经过你之后的时间会越长。如果你错过了靠近物体的延迟光，你会首先看到物体后面的红移光（离你更近），然后是物体前面的红移光（离你稍远），并且物体可能呈拉伸状，因为光到达你眼睛和大脑的时间会更长。

　　

　　同样的现象也会发生在假想的超光速粒子上。超光速粒子是一种微粒或物质，它的运动速度比光速还快，但是目前我们还不确定这样的粒子是否存在。当物体的相对论速度非常接近光速时，上述现象与爱因斯坦-洛伦兹尺缩效应在位移方向上的表现不同。不过请注意，这并不是同一件事。

　　然而，这里有一种特殊情况。当光穿过一种介质时速度会被减慢，小于光速，而那些从外太空或者反应堆内部来的核反应堆高能粒子（如中微子）穿过同一种介质时（例如水），可以以光速传播或者是接近光速的速度传播，这个速度要大于光在这种介质中传播的速度。然后会发生什么呢？接下来从那些粒子中辐射出的光也会同样被延迟，这种光属于蓝色光谱，可以使核反应堆的水槽呈现蓝色。

　　

　　这是一种被称作“契伦科夫辐射”的真实现象。它以俄国伟大的物理学家契伦科夫命名。契伦科夫也因在这个现象上的发现获得了1958年的诺贝尔物理学奖。契伦科夫辐射是1987年探测到从外太空返回的中微子的基础。如果不是1987年我们发现了中微子也有极小的质量，我们或许到现在都会以为中微子是没有质量的。

　　中微子微小质量的发现也导致了1988年另一个诺贝尔物理学奖的产生。现在，我将讨论与中微子有关的其他一些东西，它们带来了一个有趣的想法和可能性。在1987年的观察中众多科学家发现，某些种类的中微子表现出来的特征就像无质量粒子（例如光子）。这些中微子可以以光速传播，尽管它们有微小的质量（根据狭义相对论，中微子的传播速度极快，接近光速，但不能达到或超过光速）。这是粒子和相对论物理研究的一个盲区，没有人想过在这方面的问题做些解释。

　　

　　可当有质量的东西涉及于此的时候这怎么可能呢?? 那在不违背爱因斯坦狭义相对论的条件下中微子转变成“无质量状态“可不可以做到呢？据我所知答案来源于狭义相对论本身和爱因斯坦质能方程。 很有可能的是，遵循于爱因斯坦质能等效关系，在漫长的星际旅行中，中微子可以转变成能量形式，表现得更像是“无质量粒子”，例如我所推测的光子。我们还不知道质量极小的粒子如何天然地转变为能量并表现为像光子一样的“无质量的粒子“，它们是怎么并何时”知道“这样做的，或者如有需要它们是如何被自然”编程“来达到目的的？假设这就是所发生的并且似乎是种自然驱动机制，那么具有极小质量的粒子就可以根据质能方程进行能量转化，从而能够表现得像”无质量粒子“和光子。

　　

　　我已经在我的很多文章中从科学直观合理的角度写下了这种可能性，这其中没有受益于任何早在2017年的信息和数据，并且最近发现，关于我所谓可能的”基于需求的转化“（我的话）在一些科学圈子正有类似的考虑，但是”了解需求“并激活这种转化的操作仍然不清楚…在这种情况下，中微子和具有类似行为的其他粒子应该能够在质量和能量之间来回切换，因为它们将是等效的转换！ 这些想法似乎有一种“悄悄地”神秘的气氛。 我认为人们可以肯定地说，自然在乎它，并且在法律，原则和活动中也具有可转换性，随着时间变化，更多证据的积累使这一点变得更加清晰。

　　

　　相关知识

　　真空中的光速，通常用c表示，是一个普遍的物理常数，在物理学中很多领域都很重要。它的确切值被定义为299792458 m/s(大概等于300000 km/s,或者186000 mi/s。它的值是确切的，是因为根据国际协定，“一米”被定义为在1/299792458 s的时间间隔内，光在真空中行进路径的长度。根据狭义相对论，c是常规的事物和信息传播速度的上限值。

　　虽然这个速度通常是表示光速，但它也是所有无质量粒子和场波动在真空中运动的速度，包括电磁辐射和引力波。不论它们源的运动或者是观察者的惯性参考系如何，这种粒子和波都是以c(光在真空中的速度）运动。具有非零静止质量的粒子的运动速度可以接近于c,但是永远无法达到此速度。在狭义相对论和广义相对论中，c 用于联系空间和时间的关系，它也同样出现在著名的质能方程 E = mc2。

可以看见，依据多普勒频移，当一个物体以超高速度运动时它身上反射出来的光线会在短时间内被人看见，但由于人类大脑的处理时间的有限，只会留下模糊的蓝红色影子。

在现实生活中，如果存在着这样高速运动的物体，它可能会留下一个蓝红色模糊的形象，这是由于我们的大脑的处理时间有限。

不能。目前已知世界上最快的速度就是光速，人类都看不到光的速度，那么超过光速的肯定也看不到。

科学家表示，理论上认为一个人假如以超光速离开地球，在离地球很远的地方停下来，用超级望远镜看地球，他可以看到自己离开地球以前发生的事情，是不是比穿越还要诡异。

---

如果物体运动的速度超过光速，我能看到它吗？有何依据？视频