宇宙的極限速度到底是多少？

基本概念

狹義相對論中的光速極限理論是指能量和信息傳遞速度無法超過光速。

（一）光點橫掃月球超光速假說

「 你只要拿一根雷射筆照到月球上，輕輕抖動手腕，光點便能在0.01秒內橫掃月球表面，不難計算，光點的移動速度完全超越了光速。」

橫掃月亮的光點速度計算

月球的直徑 3476千米，月球的周長10915千米，假設在0.01秒內掃過1/2的周長，即5458千米。

所以此光點的速度即為：5458/0.01=545800km/s，而光速c=300000km/s，顯然此光點的速度大於光速。

但之所以不成立？

這是因為光點不是物質，雷射筆照出的在月球表面的光點本身不攜帶任何信息與能量，光點變化位置的速度確實超過了光速，但是沒有任何東西移動的速度超過了光速。

（二）棍子超光速假說

彈簧自由下落實驗

現實世界中力學作用效果要受到機械波傳遞速度的限制。在這個例子裡，雖然頂端已經釋放，但是頂端釋放對末端造成的影響是以彈簧縱波的速度向下傳遞的，這也就是彈簧收縮的速度。末端在機械波抵達之前始終受力平衡。

所以力的傳播速度相當于振動的傳播速度，即介質的聲速。如果是引力，電磁力，那就是光速。

實際上如果棍子的長度可以直達月球，無論用什麼材料，都變成像豆腐了。在這個尺度上，棍子本身是柔軟的，就像個長的彈簧。推動棍子時，這個力和造成的位移有一個傳導的過程，這個過程是機械波，機械波的傳播速度遠比電磁波慢。也就是說對這根棍子施加一個力，所產生的位移不可能立刻出現在另一端。因此沒有超光速。

（三）高性能轉矩拴繩頭部超光速假說

「 每分鐘轉速超過10000的高性能轉矩在太空盤旋，當每根拴繩的長度達到285km時，拴繩頭部的速度便可以達到光速。」

為什麼拴繩要達到是285KM？

線速度＝周長 x 轉速

轉速為每秒 10000/60=167

線速度達到光速時 V=299792.458 km/s

此時周長為 299792.458/167＝1795 km

半徑 r=d/π=285km

向心力是當物體沿著圓周或者曲線軌道運動時，指向圓心（曲率中心）的合外力作用力。向心力與加速度和質量有關，計算公式F=ma。

相對論的質量與速度關係公式:

M』=M/2(1-V⊃2;/C⊃2;)

從公式中可以看出當物體速度越快，質量會越大，當速度趨近於光速時，物體的質量將無限大，所以需要使拴繩旋轉的作用力需要無限大。

所以現實是

1. 無法擁有無限能量的引擎推動旋轉

2. 碳納米管拴繩的材質根本無法支撐起這股強大的向心力

即使假設憑藉人類的創造力滿足這兩個條件，即擁有

1. 無限能量的引擎

2. 無比纖細輕盈結實的特殊材質拴繩使之能夠支撐起這股強大的向心力

但是依舊無法實現超光速

因為電磁力是在帶電荷的粒子之間引起的力，而物質是由這些微粒構成的，所有的物體都會受到電磁力所約束。電磁產生的原因在於電荷運動產生的波動。所有的電磁現象都離不開磁場，而磁場是由運動電荷產生的。電磁波的速度是等於光速的。所以就無法超越光速。

那「超光速」是否存在？

「超光速」這個狀態是存在的，但「超越光速」這個動作是無法實現的。

比如有一些遙遠的星系正以超光速離我們遠去。所以我們再也無法看見這些星系所發出的光。

但這同樣沒有違背愛因斯坦的相對論。因為並不是它們的移動速度超越了光速，而是宇宙的飛速膨脹導致了他們與我們之間的距離不斷擴大，所以與我們的相對速度就超越了光速。

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那為什麼快子可以超光速？

快子真的超光速了嗎？