物理學(xué)習(xí)心得體會(huì)
媒質(zhì)中的光速比真空中的光速校粒子在媒質(zhì)中的傳播速度可能超過媒質(zhì)中的光速。在這種情況下會(huì)發(fā)生輻射，稱為切侖科夫效應(yīng)。這不是真正意義上的超光速，真正意義上的超光速是指超過真空中的光速。
2.第三觀察者
如果A相對(duì)于C以0.6c的速度向東運(yùn)動(dòng)，B相對(duì)于C以0.6c的速度向西運(yùn)動(dòng)。對(duì)于C來說，A和B之間的距離以1.2c的速度增大。這種“速度”--兩個(gè)運(yùn)動(dòng)物體之間相對(duì)于第三觀察者的速度--可以超過光速。但是兩個(gè)物體相對(duì)于彼此的運(yùn)動(dòng)速度并沒有超過光速。在這個(gè)例子中，在A的坐標(biāo)系中B的速度是0.88c。在B的坐標(biāo)系中A的速度也是0.88c。
3.影子和光斑
在燈下晃動(dòng)你的手，你會(huì)發(fā)現(xiàn)影子的速度比手的速度要快。影子與手晃動(dòng)的速度之比等于它們到燈的距離之比。如果你朝月球晃動(dòng)手電筒，你很容易就能讓落在月球上的光斑的移動(dòng)速度超過光速。遺憾的是，不能以這種方式超光速地傳遞信息。
4.剛體
敲一根棍子的一頭，振動(dòng)會(huì)不會(huì)立刻傳到另一頭?這豈不是提供了一種超光速通訊方式?很遺憾，理想的剛體是不存在的，振動(dòng)在棍子中的傳播是以聲速進(jìn)行的，而聲速歸根結(jié)底是電磁作用的結(jié)果，因此不可能超過光速。(一個(gè)有趣的問題是，豎直地拎著一根棍子的上端，突然松手，是棍子的上端先開始下落還是棍子的下端先開始下落?答案是上端。)
5.相速度
光在媒質(zhì)中的相速度在某些頻段可以超過真空中的.光速。相速度是指連續(xù)的(假定信號(hào)已傳播了足夠長(zhǎng)的時(shí)間，達(dá)到了穩(wěn)定狀態(tài))的正弦波在媒質(zhì)中傳播一段距離后的相位滯后所對(duì)應(yīng)的“傳播速度”。很顯然，單純的正弦波是無法傳遞信息的。要傳遞信息，需要把變化較慢的波包調(diào)制在正弦波上，這種波包的傳播速度叫做群速度，群速度是小于光速的。(譯者注：索末菲和布里淵關(guān)于脈沖在媒質(zhì)中的傳播的研究證明了有起始時(shí)間的信號(hào)[在某時(shí)刻之前為零的信號(hào)]在媒質(zhì)中的傳播速度不可能超過光速。)
6.超光速星系
朝我們運(yùn)動(dòng)的星系的視速度有可能超過光速。這是一種假象，因?yàn)闆]有修正從星系到我們的時(shí)間的減少。
7.相對(duì)論火箭
地球上的人看到火箭以0.8c的速度遠(yuǎn)離，火箭上的時(shí)鐘相對(duì)于地球上的人變慢，是地球時(shí)鐘的0.6倍。如果用火箭移動(dòng)的距離除以火箭上的時(shí)間，將得到一個(gè)“速度”是4/3 c。因此，火箭上的人是以“相當(dāng)于”超光速的速度運(yùn)動(dòng)。對(duì)于火箭上的人來說，時(shí)間沒有變慢，但是星系之間的距離縮小到原來的0.6倍，因此他們也感到是以相當(dāng)于4/3 c的速度運(yùn)動(dòng)。這里問題在于這種用一個(gè)坐標(biāo)系的距離除以另一個(gè)坐標(biāo)系中的時(shí)間所得到的數(shù)不是真正的速度。
8.萬(wàn)有引力傳播的速度
有人認(rèn)為萬(wàn)有引力的傳播速度超過光速。實(shí)際上萬(wàn)有引力以光速傳播。
9.EPR悖論
1935年Einstein，Podolski和Rosen發(fā)表了一個(gè)思想實(shí)驗(yàn)試圖表明量子力學(xué)的不完全性。他們認(rèn)為在測(cè)量?jī)蓚�(gè)分離的處于entangled state的粒子時(shí)有明顯的超距作用。Ebhard證明了不可能利用這種效應(yīng)傳遞任何信息，因此超光速通信不存在。但是關(guān)于EPR悖論仍有爭(zhēng)議。
10.虛粒子
在量子場(chǎng)論中力是通過虛粒子來傳遞的。由于海森堡不確定性這些虛粒子可以以超光速傳播，但是虛粒子只是數(shù)學(xué)符號(hào)，超光速旅行或通信仍不存在。
11.量子隧道
量子隧道是粒子逃出高于其自身能量的勢(shì)壘的效應(yīng)，在經(jīng)典物理中這種情況不可能發(fā)生。計(jì)算一下粒子穿過隧道的時(shí)間，會(huì)發(fā)現(xiàn)粒子的速度超過光速。
一群物理學(xué)家做了利用量子隧道效應(yīng)進(jìn)行超光速通信的實(shí)驗(yàn)：他們聲稱以4.7c的速度穿過11.4cm寬的勢(shì)壘傳輸了莫扎特的第40交響曲。當(dāng)然，這引起了很大的爭(zhēng)議。大多數(shù)物理學(xué)家認(rèn)為，由于海森堡不確定性，不可能利用這種量子效應(yīng)超光速地傳遞信息。如果這種效應(yīng)是真的，就有可能在一個(gè)高速運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)系中利用類似裝置把信息傳遞到過去。 也是問問上的。
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