如果速度超過光速會有什麼後果？

愛因斯坦以光速不變原理為基礎之一創立了狹義相對論，由此推導出真空中的光速是宇宙中最快的速度，任何物體或者信息的傳播速度都不會超光速。那麼，如果速度超過光速會發生什麼？為什麼光速是宇宙速度上限？

雖然光速理論上不可超越，但在現實中確實有各種「超光速」現象，切倫科夫輻射就是一個例子。

切倫科夫輻射

光的傳播速度與介質有關，在真空中最快，而在其他介質中會變慢。例如，光在水中的傳播速度會下降25%，為真空光速的75%。在這種情況下，就有可能出現超光速的情況。

當核電站啟動時，會在水中釋放出速度超過水中光速的帶電粒子。這些帶電粒子的超光速運動會輻射出一系列短波電磁輻射，其中還有少部分藍色可見光可以被我們觀測到，這就是切倫科夫輻射。

宇宙空間膨脹

除了切倫科夫輻射之外，超光速的現象還包括宇宙膨脹引發星系超光速運動。宇宙膨脹導致空間中的星系被互相分離開來，每相隔1億光年的距離，星系之間互相遠離的速度就會增加2150公裡/秒。

因此，距離我們10億光年的星系會以21500公裡/秒的速度在遠離銀河系。而距離我們140億光年的星系遠離銀河系的速度達到30萬公裡/秒，速度已超光速（真空光速精確值不到30萬公裡/秒）。如果星系的距離達到465億光年，其退行速度可以達到3.3倍光速。

量子糾纏效應

愛因斯坦曾經對於量子力學的哥本哈根詮釋很不滿，其中一個理由是量子糾纏效應遠超光速。

根據量子糾纏效應，兩個互相糾纏的粒子無論被分隔到多遠的地方，哪怕是100億光年外的地方，只要測量其中一個粒子的物理性質，另一個粒子的物理性質就會瞬間隨之發生相應變化，例如，一個粒子經過測量之後，其自旋狀態坍縮為上旋，那麼，另一個糾纏粒子必然會坍縮成下旋。愛因斯坦將這種效應稱之為鬼魅般的超距作用，其作用速度遠超光速，可以說是無限快。

儘管上述三種情況都有出現超光速現象，但這與狹義相對論並不矛盾。光子在介質中的傳播速度變慢，並非是光速真的下降了，而是因為光子與介質中的帶電粒子相互作用，這會讓光子的傳播出現延遲，從而導致光的相速度降低，使得帶電粒子可以出現超光速現象。

星系的超光速退行是由於空間超光速膨脹所致，空間不是任何物體或者信息，其膨脹速度不會受限於狹義相對論。同樣地，量子糾纏效應也沒有打破狹義相對論，因為這種超光速現象並沒有傳遞任何信息。

根據狹義相對論，亞光速運動會帶來時間膨脹效應，速度越接近光速，時間流逝速率越趨於零。有些人據此猜測，一旦物體的速度超過光速，時間將會逆向流逝，出現時間倒流的現象。

但事實上，狹義相對論禁止任何有質量的物體以超光速運動。因為靜質量不為零的物體加速到光速需要無窮多的能量，它們甚至都無法達到光速。因此，我們無從推斷出真正意義上的超光速現象。