是否存在以超光速運動的物體?

01-04

可以說是存在的。

題主的問題是「是否存在以超光速運動的物體?」，而不是問「是否存在以超真空光速運動的物體?」。相對論是認為具有靜質量的物體的（群）速度不能超過真空中的光速，但在介質中傳播的時候，光速是比真空中光速小的，相對論並不禁止在介質中物體運動超過該介質中的光速。

實際中，物體運動速度超過介質中光速的情況。比如「切倫科夫輻射」，就是帶電粒子超介質中光速所產生的電磁輻射。世界上也有多個探測項目是利用觀測切倫科夫輻射來研究宇宙射線等目標的。

本人民科，腦洞勿輕信，強答只為博君一思～

不限定真空中的光速的話可以參見切倫科夫輻射的那個回答～

限定真空中的光速的話，對於參照物（比如假定靜止的題主）而言，跨越光速的事物與之不再具有相互作用以及因果聯繫，從而相對於參照物變得不再存在，然而這並不影響該事物自身獨立的存在性～

這種相對於你我運動速度跨越了光速的事物在你我看來徹底消失不存在了，但人家還好端端的在自己的時空區域呆著，就像對於它而言你我徹底消失不見了，可你我還好好的在這裡討論這個問題一樣～

這是由於空間膨脹導致的，遠離的事物互相退行出對方光錐，就醬紫～

嗯。。。我就假設這個問題是在問: " 真空中的光速是否可以被超越 "。實際上真空中的光速是一個極限速度。沒有什麼物體可以比這個真空中光速還要快（慣性參考系）。狹義相對論把一切慣性系中的光速都是常數 $c$ 作為基本假設。這個就是人們常說的光速不變原理。以下我將做一個簡單推導來說明為何不存在物體速度超過光速的情況。。

考慮空間是均勻且各向同性，時間也是均勻的。由此可以得到不同慣性系下時空變換必然只能是線性的。考慮兩個簡單的慣性系 $Y$ 與 $ar{Y}$ 只延 $x$ 方向以相對速度 $v$ 運動，其餘的軸平行。可以寫出如下線性關係：

$ar{t}=alpha t + eta x$

$ar{x}=gamma x + delta t$

$ar{y} = y$

$ar{z} = z$

其中

$frac{dx}{dt} =- frac{delta}{ alpha} =v$

$frac{dar{x}}{dt} = frac{delta}{ alpha} = -v$

所以 $alpha =gamma$ 令 $eta =varepsilongamma$

有

$ar{t}=gammaleft( t - varepsilon x ight)$

$ar{x}=gammaleft( t - vx ight)$

$ar{y} = y$

$ar{z} = z$

在同一個時刻對於兩個慣性系發生了一個事件，事件的信息以光速傳播，按照光速不變原理這個信息傳播滿足：

在 $Y$ 系： $x^{2}+y^{2}+z^{2}-c^{2}t^{2}=0$

在 $ar{Y}$ 系： $ar{x}^{2}+ar{y}^{2}+ar{z}^{2}-c^{2}ar{t}^{2}=0$

考慮 $Y$ 系一觀測點 $t$ 時( $x = ct$ , $y=z=0$ )在 $ar{Y}$ 看來是 $ar{t}$ , $ar{x}$ , $ar{y}$ , $ar{z}$ 。考慮之前的變換有：

$ar{t}=gamma tleft( 1 - varepsilon c ight)$

$ar{x}=gamma tleft( 1 - v ight)$

$ar{y} = y=0$

$ar{z} = z =0$

代入光速不變原理得到的在兩系滿足的傳播方程解出 $varepsilon = frac{v} {c^{2}}$

再考慮 $Y$ 中另一個點（ $y = ct$ ， $x = z=0$ ）同理在 $ar{Y}$ 有

$ar{t}=gamma t$

$ar{x}=- gamma vt$

$ar{y} = y=ct$

$ar{z} = z =0$

代入光速不變原理得到的在兩系中傳播的方程解出 $gamma=frac{1}{sqrt{1-frac{v^{2}}{c^{2}}}}$

在此相關的變換解出。由這個變換討論 $Y$ 中一個有時序的兩個異地事件 $P$ , $Q$ 。若假設 $P$ 先發生，則記為 $t_{P}< t_{Q}$ 。從 $ar{Y}$ 看有變換 $ar{t}=gamma left( t - frac{v}{c^{2}} x ight)$

所以 $ar{Y}$ 看兩個事件發生的時間間隔是

$ar{t_{Q}}-ar{t_{p}} =gamma({t_{Q}}-{t_{p}} )-gammafrac{v}{c^{2}}({x_{Q}}-{x_{p}})$

可以看出在滿足一定條件下不同慣性系看一個事件時間順序是可以不同的。簡單的說就是兩個事件如果有因果關係那麼在不同慣性系下因果關係可以改變！因此做出因果關係的數學限制。表述是

當 $P（t_{P},x_{p})$ 發生，信息到了 $x_{Q}$ 發生 $Q(t_{Q},x_{Q})$ 兩個事件的時間差必須小於信息以速度 $u$ 傳播的時間差：

$t_{Q}-t_{P}geqfrac{x_{Q}-x_{P}}{u}$

當 $t_{P}<t_{Q}$ 若滿足觀察者看到因果顛倒 $ar{t_{P}}>ar{t_{Q}}$ 則滿足： $t_{Q}-t_{P}<frac{v}{c^{2}}(x_{Q}-x_{P})$ 其中參考系相對速率 $v$ 大於0， $x_{P}<x_{Q}$ 。得到 $u>frac{c^{2}}{v}$ 。

這個結果說明洛倫茲變換要求慣性系的相對速率 $v$ 小於光速 $c$ ，而如果存在超光速的作用那麼其信號傳播速度 $u>c$ 則因果律會被破壞。光速就成了相互作用媒介傳播的最快速度。

也可以說因果關係限制了速度。

除非找到完全不同的新類型的粒子。

只要符合標準模型的粒子，都不可能超光速。

光速實際上可以看作是粒子的一種內稟性質，就象電荷、自旋一樣的內稟性質。所有的粒子都具有這個內稟性質。

對於標準模型範圍內的粒子，就不要在那裡想超光速的事情，根本不可能。

尋找超出標準模型範的新類型的粒子，超光速還真有可能。

理論上可能存在靜止質量為虛數的粒子，即快子(tachyon)。與普通物質不同的是快子只能超光速運動且速度越接近光速，減速所需能量越大。

更新一波，因為看到有人說向光源運動時候射過來的光就超光速了，然而高中物理選修3-5上都講了，狹義相對論的前提之一就是光速不變。(之前居然說不遵循多普勒，看來我連紅移都忘了23333)

我重申一下，搞笑歸搞笑畢竟我是信仰奧特曼能拯救世界的，但是無論是地球還是奧特之星，都不能違背自然規律，不能違背馬克思主義原理～

以下是原答案

忘了在哪看到過類似的圖了。

我們的世界位於M區，隨著物體質量變小，運動速度可以無限趨近於光速但永遠小於光速。

另一個世界W區，隨著物體「質量」變「大」，運動速度也可以無線趨近於光速，但永遠大於光速。

這兩個世界的分界面顯然就是光了。

光的另一面是啥？勝利隊隊員大古曾經說過，是奧特曼。

所以我猜在遙遠的M78星雲奧特之星，那裡是可以超光速的。(認真臉)

換個參考系的那個答主你是認真的嘛？！翻開你的光學課本好好預習下光速不變性原理。

回答題主的問題：

1.波的相速度可以超光速，但是群速度不能。

2.第一條的結論這與愛因斯坦的無法超越光速的結論不違背。

問題下非專業回答，甚至混淆視聽的民科太多。

12月4日更新＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝

我就不該點進問題傷害自己的眼睛。

抖機靈體，「我認為」體，「知音」體，祝以上各位在科幻小說界混得風生水起。

12月4日再次更新＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝

換參考系的回答已被摺疊。

是存在的。

在目前的宇宙學中，公認的模型是均勻且各項同性的正在膨脹中的宇宙，由FLRW metric描述。其中一個跟觀測結果相吻合的結論就是：在我們看來，各星系遠離我們的速度大小正比於它們跟我們之間的距離。因此存在離我們足夠遠的星系，這些星系離我們遠去的速度超過真空光速c。

這不違背相對論，原因就在於在膨脹的FLRW宇宙中我們無法定義一個global inertial frame把我們和這些遙遠的星系都包含進去，而在那些「超光速」的星系本身所在的local inertial frame中，這些星系的速度為零。狹義相對論對速度的限制是在一個inertial frame中物體的運動速度不超過真空光速。

有

在離我們138億光年之外，宇宙膨脹是超光速的

個個都是愛因斯坦，特別是換參考系的老哥，你是想以經典物理解釋相對論么。

1.超過非真空光速

2.波的相速度

3.天體運行的視速度

4. inflation速度

5.你看到的很遠的星體的「現在的速度」

除了1，所有的超光速都是和「速度」定義有關，實際上你用對坐標系和度規，也就是用真正的「速度」定義來算，都沒毛病。比如inflation裡面comoving distance跟physical distance的變化自然是不一樣的

如果有一群粒子的速度被加速至非常接近光速，根據麥克斯韋速率分布再結合量子力學隧道效應，會不會有個別粒子的速度進入超光速範圍呢？

香港記者

除此之外沒有人類已知的物體可以超過真空光速

若恆星速度超過光速，根據哈勃定律，你看不見呀。

贊同 @盧建龍學弟的回答。最近讀到的paper剛好重申了廣義相對論下對光速/重力傳播速度的理解（https://arxiv.org/pdf/1406.3379.pdf）：光的世界線在時空中構成了長度為零的測底線，也就是說，光是沿著時空兩點間距離最短的方向走的，可以由起點和起點方向通過偏微分方程算出唯一解。從Equivalence Principle的角度來說，光速ill-defined。這篇文章同時也說明了Lovelock Theory下重力就有可能比光更快或者更慢。

我們通常所說的光速是在重力場弱的情況下，認為時空約等於Minkowski Space，光的四維速度當中空間速度（空間距離比上本徵時間距離）和時間速度（慣性系時間距離比上本徵時間距離）的比值，記為c：

$v^{alpha} equiv (frac{partial t}{partial au}, frac{partial x}{partial au})= (1, c)$

切倫科夫輻射。。。。

我來混淆一下試聽！讓民科想頭痛！找一個半徑五十萬米的圓圍牆！站在中間用一個手電筒以一秒每圈的速度照牆！恭喜你就獲得了超過光速的一個光斑！民科戰鬥去吧！用這個去打敗風車去！

很多答主的物理知識還是挺紮實的，不過真正的科學精神永遠不否定其他的可能性，如果你認為目前的研究成果就是科學的全部那就未免過於狹隘。好了閑話少說，回到正題，如果你留意一下新聞就會發現最近有觀測到了某超新星爆發釋放出的中微子先於可見光到達地球的報導。

我認為是沒有超光速運動的物體的，因為如果超光速運動是絕對存在的，那麼這個物體一定具有非常特別的引力，然而這樣強大的引力很難單獨存在而不被發現的。如果超光速運動是相對存在的，那麼這個物體要受到強大的力的作用，然而如果存在這樣的力，就一定有與之相對應的力，所以說，超光速運動的物體很難存在

超光速的物體沒有，但是有視超光速現象。大概是這個樣子:

物理在A點發出一束光，經過△t時間後跑到B點又發出一束光，A和B兩點相距S。人接收到的兩束光的時間間隔為t。人觀測到的物體從A到B的時間t是小於物體實際的運動時間△t的，也就導致我們觀測到的物理運動速度大於S/△t ，也就導致物體運動速度可能超過光速。這只是一種觀測效應，物體實際的速度是不可能超過光速的，不管你怎麼變換坐標，都不會！