當阿爾伯特·愛因斯坦（Albert Einstein）第一次預測到光在我們的宇宙中到處傳播時，他實際上是在速度上限速：299792公里/秒——足夠快，每秒鐘繞地球八圈。但這並不是故事的全部。事實上，這僅僅是個開始。

在愛因斯坦之前，構成你我的原子以及我們所看到的一切和能量被視為獨立的實體。但是在1905年，愛因斯坦永遠改變了物理學家看待宇宙的方式。愛因斯坦的狹義相對論把質量和能量永遠地聯絡在一起，在簡單的基本方程E = mc2中。

這個小方程式預測，任何物體都不能像光速一樣快，或者更快。人類有史以來最接近光速的是強大的粒子加速器，比如大型強子對撞機和粒子加速器。

這些巨大的機器加速亞原子粒子的速度超過光速的99。99%，但是正如諾貝爾物理學獎獲得者大衛·格羅斯解釋的那樣，這些粒子永遠不會達到宇宙速度的極限。

這樣做需要無限的能量，在這個過程中，物體的質量會變成無窮大，這是不可能的。（光的粒子，稱為光子，以光速傳播是因為它們沒有質量。）

自愛因斯坦以來，物理學家們發現某些實體可以達到超光速（即“超光速”）的速度，並且仍然遵循狹義相對論所規定的宇宙規則。雖然這些並不能證明愛因斯坦的理論，但卻讓我們洞察到光和量子領域的奇特行為。

光爆---光傳播中也存在類似於音爆的現象

當物體的傳播速度超過聲速時，它們就會產生音爆。所以，理論上說，如果物體的速度比光速快，它就會產生像“光速”這樣的東西。

事實上，這種光的每天都在世界各地的設施中發生——你可以親眼看到。它被稱為切倫科夫輻射，它在核反應堆內部顯示為藍色輝光。

切倫科夫輻射是以蘇聯科學家帕維爾·阿列克謝耶維奇·切倫科夫的名字命名的，他於1934年首次測量，並於1958年因其發現獲得諾貝爾物理學獎。

切倫科夫輻射發光，因為先進的測試反應堆的核心被淹沒在水裡以保持涼爽。在水裡，光以75%的速度在外層空間的真空中傳播，但是在核心內部的反應所產生的電子比光的速度快。

像這些電子在水或其他介質超過了光速，就會產生了一個類似於聲波爆炸的衝擊波。

例如，當一枚火箭在空中飛行時，它產生的壓力波會以聲音的速度從它的前方移動，而火箭越接近那個聲音屏障，聲波就越不需要離開物體。一旦它達到了聲音的速度，波就會形成一個衝擊波，形成一個響亮的音爆。

同樣的，當電子在水中以高於光速的速度在水中傳播時，它們會產生一波光波，有時會像藍光一樣發光，也能在紫外線中發光。

雖然這些粒子的速度比光在水中的速度要快，但它們實際上並沒有打破每秒299792公里的宇宙速度限制。

存在的某些特殊情況

請記住，愛因斯坦的狹義相對論指出，任何物體都不能超過光速，而物理學家們也如是說，宇宙遵循這一規律。但是如果沒有質量呢？

光子，由於它們的性質，不能超過光速，但是光的粒子並不是宇宙中唯一的無質量實體。空空間不包含物質實體，因此，根據定義，它沒有質量。

“因為沒有任何東西是真空的，所以它的膨脹速度比光速還要快，因為沒有物質物體打破了光的阻隔，”理論天體物理學家加來道雄在《大思考》上說。

“因此，空的空間肯定比光膨脹得快。”這正是物理學家們所認為的在“大爆炸”時期發生的一件事。當時的“膨脹”是由物理學家艾倫·古斯和安德烈·林德在20世紀80年代首次提出的。

在一萬億分之一秒的時間裡，宇宙擴大了一倍，結果，宇宙的外邊緣膨脹得非常快，遠遠快於光速。

量子糾纏要快於光速

“如果我把兩個電子緊緊地放在一起，根據量子理論，它們可以一致地振動，”加來道雄在《大思考》中解釋道。

現在，把這兩個電子分開，這樣它們就會有幾百甚至幾千光年的距離，它們將保持這個即時通訊橋的開放。

“如果我晃動一個電子，另一個電子就會立刻感覺到這個振動，比光速還快。”“愛因斯坦認為這證明了量子理論，因為沒有什麼能比光的速度更快，”加來道雄寫道。

事實上，在1935年，愛因斯坦、鮑里斯·波多斯基和內森·羅森試圖用一個思想實驗來推翻量子理論，愛因斯坦稱之為“遠距離的幽靈行動”。

諷刺的是，他們的論文奠定了今天被稱為EPR （Einstein-Podolsky-Rosen）悖論的基礎，這一悖論描述了量子糾纏的瞬時傳播——這是世界上一些最尖端技術的組成部分，比如量子密碼。

夢想中的蟲洞

因為沒有任何東西能比光速傳播得更快，你可以和星際旅行吻別——至少，在古典意義上的火箭和飛行。

儘管愛因斯坦在他的狹義相對論的理論下，對我們的太空旅行的願望進行了探索，但他在1915年提出了一個關於星際旅行的新希望。

狹義相對論把質量和能量結合在一起，廣義相對論將空間和時間結合在一起。

“打破光障的唯一可行方法可能是透過廣義相對論和時空扭曲，”加來道雄寫道。

這種扭曲就是我們口頭上所說的蟲洞，理論上它可以讓某些東西瞬間穿越巨大的距離，從而使我們能夠在很短的時間內透過長距離的移動來打破宇宙的速度極限。

1988年，理論物理學家基普·索恩是最近電影《星際穿越》的科學顧問和執行製片人，他利用愛因斯坦的廣義相對論來預測蟲洞的可能性，這將永遠為太空旅行開啟空間。

但是為了能夠穿越，這些蟲洞需要一些奇怪的，奇異的物質來支撐它們。

索恩在他的《星際科學》一書中寫道：“多虧了量子物理定律，奇異物質才能存在，這是一個驚人的事實。”

這個奇異的物質甚至在地球上的實驗室裡製造出來，但數量很少。

當索恩在1988年提出他的穩定蟲洞理論時，他呼籲物理學界幫助他確定宇宙中是否存在足夠多的奇異物質來支援蟲洞的可能性。

這引發了很多物理學家的研究；但如今，近30年過去了，答案仍然是未知的。索恩寫道。

他總結道：“目前來看，情況並不樂觀，但我們離最終答案還差得很遠。”