光速是宇宙中所有物質運動的極限，也是時間和空間的基本尺度。愛因斯坦的相對論告訴我們，光速不變并且無法被超越，這是一個普遍的定律。然而，科學家們卻發現了兩種神奇的現象，它們似乎可以違反這個定律，那就是量子糾纏和宇宙膨脹。這兩種現象都涉及到超光速的效應，那麼它們是如何做到的呢？它們又意味著什麼呢？本文將為你揭開這個謎團。
為什麼有靜止質量的物體永遠達不到光速
光速是指在真空中，光的速度是恒定的，約為30萬公里每秒。1905年，愛因斯坦提出了狹義相對論，認為光速不變并且無法被超越。他基于兩個假設：一是物理定律在所有慣性系中都相同；二是真空中的光速對于所有慣性系都相同。基于這兩個假設，他推導出了一系列令人震驚的結論，比如時間的相對性、長度的收縮、質量的增加、質能方程式等。其中關于不能超光速的描述如下：有靜止質量的物體永遠達不到光速，理論上只能無限接近于光速；沒有靜止質量的物體只能以光速運動；如果有什麼 東西能夠超過光速，那麼就會出現因果律被顛倒的悖論。
為什麼光速無法被超越呢？答案就在質能方程式里。該方程表明能量等于物體質量乘于光速的平方。這代表著物質的質量越大，則其蘊含的能量越大。例如，一個運動的物體相對于靜止狀態，由于它附加了動能，根據上述方程式，其質量是大于相對靜止時質量的。我們是否可以將一個物體加速到超越光速的狀態呢？答案是否定的，事實上，想把一個物體加速到光速，需要的能量將會是無窮大，而宇宙中不存在可以提供無限大的能量的物質，因此不可能把一個物體加速到光速。而且，在接近光速時，物體會變得非常重，并且時間會變得非常慢。這些效應使得加速變得非常困難。所以我們說，在空間中運動的物質和信息都不能超過光速。
量子糾纏是否違背光速不可超越
假設有兩個光子A和B，它們在一個源頭處被產生，并且被糾纏在一起。這意味著A和B之間有一種特殊的關系，它們共享一個總的狀態，但是各自的狀態卻是不確定的。例如，A和B都有一個屬性叫做自旋，它可以向上或向下。但是在沒有測量之前，我們無法知道A或B具體是向上還是向下，只能說它們有50%的機率是向上或向下。
當我們對A進行測量時，我們就可以確定A的自旋方向，比如說是向上。那麼根據量子糾纏的原理，B的自旋方向也會立刻確定為向下。這個過程是瞬時的，并且不受距離的影響。即使A和B相距千萬光年，也會同時發生。這就好像A和B之間有一條隱形的線連接著，當我們拉動其中一個時，另一個也會跟著動。這種效應看起來就像是超越了光速，因為信息似乎在瞬間從A傳遞到了B。但實際上，并沒有任何信息被傳遞。因為我們無法控制A或B的自旋方向，它們都是隨機的。我們也無法用這種方式來發送任何有意義的信號。所以這種效應并沒有違反相對論中的因果律，也沒有破壞光速的極限。它只是表明了量子世界中存在一種非常奇特的聯系，它超越了我們對時間和空間的常識。
宇宙膨脹是否違背光速不可超越
宇宙膨脹是指宇宙中的空間正在不斷地擴張，導致宇宙中的物質相互遠離。這一現象是由哈勃在1929年發現的，他觀察到了遠方星系的紅移，即這些星系發出的光波變長了，表明它們正在遠離我們。
但由于宇宙距離足夠大，在一定距離中，宇宙膨脹速度是遠遠大于光速的。例如，在距離我們140億光年處，星系遠離我們的速度就已經達到了光速。而在更遠的地方，星系遠離我們的速度就會超過光速，這意味著我們永遠也看不到這些星系發出的任何光線。這又是一個讓人困惑的現象，如果光速是運動速度的極限，那麼怎麼會有東西能夠超過光速呢？難道相對論又錯了嗎？其實不然，因為這里涉及到一個重要的區別：運動和膨脹。
運動是指物質在空間中相對于其他物質或參考系的變化，而膨脹是指空間本身的變化。相對論中說不能超過光速的是運動，而不是膨脹。換句話說，在空間中任何物質都不能以超過光速的速度移動，但是空間本身卻可以以任意快的速度擴張。而且空間并非是物質，它沒有質量、沒有形狀、沒有邊界，所以也不受相對論的限制。
光速不可被超越，是指在空間中運動的物質和信息都不能超過光速。而量子糾纏和宇宙膨脹，并不涉及到空間中運動的物質和信息，而是涉及到更深層次的物理現象。因此，它們并不矛盾。相反，它們反映了我們對自然界的探索和理解，并且給我們帶來了更多的奧妙和驚喜。對此，你們怎麼認為呢！好了，本期內容就到這里了，歡迎大家踴躍討論，感謝大家觀看。
