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{{refimprove|time=2024-07-10}}
{{noteTA
|G1=Physics}}
[[File:Faster than light implies time travel diagram.svg|thumb|时空图系显示，在[[狭义相对论]]的背景下，运动速度超过真空光速意味着[[时间倒流]]]]
'''超光速'''（{{lang-en|Faster-Than-Light}}, FTL或稱Superluminal）是一種速度比[[光速]]還快的概念，源自於[[相對論]]中對於定域物體不可能超過真空中光速的推論限制，真空中的光速成為大多数場合下[[速率]]的上限值。在此之前，[[艾萨克·牛顿|牛頓]]的[[经典力学]]並未對超光速的[[速度]]作出限制，而在相对论中，运动速度与物体的其它性质，如[[质量]]甚至它所在[[参考系]]的时间流易等密切相关。速度低于（真空中）光速的物体如果要加速至光速，其质量会增长到无穷大因而需要无穷大的能量，而且它所感受到的时间流甚至会彻底停止（如果超过光速则可能会出现“[[时间倒流]]”），所以理论上来说达到或超过光速是不可能的（至于[[光子]]，由于它在[[真空]]中永远处于光速'''''c'''''，而不是从低于光速增加到光速）。但也因此使得人们对于一些疑似超光速的物理现象特别感兴趣。相對論出現後，超光速的意义出現在兩個領域，一個是[[物理學|物理上的]]（包括[[理论物理学|理論物理]]和[[實驗物理]]）以及[[天文學|天文學觀測]]方面，另一個是[[科幻|科幻方面]]。

虽然超光速至今还是想象的虚构技术，但也没证明超光速本身无法被实现。其中包括运用「[[虫洞]]」连接不同地点。<ref name=图解太空船>{{Cite book|author=[[称名寺健莊]], [[森瀨繚]]|title=圖解太空船|year=2008/12/30|publisher=[[奇幻基地]]|isbn=9789866712500|pages=24-25}}</ref>

相關條目條列如下：

== 物理學與天文學上相關條目 ==
===相對論===
*'''[[光速|真空中光速]]'''：標記為<math>c\,</math>，定義值為：299,792,458[[米每秒|m/s]]（1,079,252,848.8[[公里]]/小时）。

*'''[[迅子]]'''：迅子或快子（tachyon）是從[[相對論]]衍生出的理論虛擬粒子，總是以高於c的速度在宇宙運行。與一般物質（稱為遲子（tardyon）)的交互作用可能性不明；所以即使迅子存在也不一定能偵測得到，但光子到達c的質量狀態時，會使得光原子與迅原子相撞產生光爆。(不包括特殊宇宙狀態)

===波動速度定義===
*'''[[信号速度]]'''永遠不超過真空中的光速。

*'''[[相速度]]與超光速'''：一個波動的'''相速度'''可以輕易地超過真空光速c。原則上，甚至是簡單的[[機械波]]都可以超過，而且不需要有任何物體是以接近或超過c的速度在移動。然而這和信号或信息的傳遞速度能否超過c無關。

*'''[[群速度]]與超光速'''：在一些特殊情況下，一個波動（例如光束）的'''群速度'''甚至也可以超過c。在這些例子中，會相伴出現的是強度的快速衰減。此脈衝的極大點可以用超過c的速度移動。然而相同地，這也不表示訊號或資訊的傳遞速度可以超過c；雖然有些人會將脈衝極大點與訊號關聯在一起而感到興奮，但目前認為這種關聯性想法是有所誤導的。原因在於：有脈衝到達的資訊可以在極大點到達前就已取得。舉例來說，如果存在有機制允許脈衝前段可以完全傳遞，而包含極大點以後的部份則會被強烈地衰減掉，則可以等效地認為脈衝極大點在時間上往前漂移（加快抵達）；而關於脈衝的資訊，其傳遞並沒有比無機制的狀況下來得快。
:→''這段文字與當前的超光速實驗有關，另請參見。''

*'''能量傳遞速度與超光速'''：[[狹義相對論]]禁止超過c的能量傳遞速度。無[[靜質量]]的[[量子]]是以c在運行，而有靜質量者則以小於c的速度運行。

*'''資訊傳遞速度與超光速'''：[[狹義相對論]]禁止超過c的資訊傳遞速度。而例如[[量子力學]]上目前的新焦點——[[量子纏結]]，有人認為可以達到超光速的資訊傳遞，但主流意見認為不可能，頂多只能加快資訊傳遞速度到達近光速。

===量子力學===
* '''[[量子纏結]]中進行[[量子測量]]的即時變化'''出現了廣域關聯性，似乎相距極遠的纏結粒子之間有超光速的「溝通」。有些學者認為可能可以利用之，以得到即時或超光速的「訊息」，但主流學界予以否定。對於量子纏結的超光速關聯看法，一些學者認為可能是[[哥本哈根學派]]的[[量子力學詮釋]]有缺陷所致，可能在一些其他的詮釋下能夠獲得圓滿的解決。
* '''[[量子穿隧效應]]與超光速'''。
* '''[[玻姆理論]]中的超光速'''。

===實驗物理===
*'''超光速實驗'''以及[[慢光]]。

===天文學與宇宙學===
{{seealso|超光速運動}}

*'''超過光速的[[宇宙膨脹]]'''：宇宙膨脹使得遠距離的[[恆星系]]以超過c的速度彼此遠離，這個速度的度量是採用'''同移距離'''（comoving distance）與'''宇宙時間'''（cosmological time）來計算的。然而根據[[廣義相對論]]，一般所言的'''速度'''是個[[定域]]性質的標記，光速的限制也是針對這種定義下的速度。因此採用同移座標所算出的速度和定域座標的速度並不存在有任何簡單的關聯性。
:→''這個概念與[[阿庫別瑞引擎]]所採的機制可說是相仿的，另請參見。''

*'''天文學觀測到的超光速'''：明顯的超光速運動在許多[[電波星系]]、[[類星體]]等等極遠星體可以觀測得到。這效應在觀測到前就已獲得預言，可以用'''光學幻覺'''來解釋，原因是星體移動方向和觀察者相同，但做速度計算時卻沒有如此設定。這現象並不違背[[狹義相對論]]。有趣地是，經過校正後的計算值顯示這些星體的速度是近光速的（相對於我們的參考系），而且是大質量物體以近光速運動的第一例。在地表上的實驗室，我們尚未能夠將輕如[[基本粒子]]的物體加速到這樣的速度。

*'''[[暴脹理論]]與光速可變理論'''<ref>馬古悠（J Magueijo）《比光速還快》（[http://www.amazon.com/Faster-Than-Speed-Light-Speculation/dp/0738205257 Faster than the speed of light] {{Wayback|url=http://www.amazon.com/Faster-Than-Speed-Light-Speculation/dp/0738205257 |date=20210131173018 }}），簡體中譯本由湖南科學技術出版社出版，isbn 7535742351</ref><ref>{{cite web |url=http://www.books.com.tw/exep/prod/booksfile.php?item=0010245872 |title=存档副本 |accessdate=2007年6月21日 |deadurl=yes |archiveurl=https://web.archive.org/web/20070527065121/http://www.books.com.tw/exep/prod/booksfile.php?item=0010245872 |archivedate=2007年5月27日 |df= }}</ref>：指宇宙大爆炸起初速度遠快於現在光速，又分為[[暴脹理論|經典暴脹理論]]、混沌暴脹理論和[[光速可變理論]]。後者由[[喬奧·馬古悠]]提出的，認為以相對論而言是時空結構先行於可見物體，而光是時空結構一部分，所以認為以當時物理條件來說，光仍是遠快於其他物體的擴張，只是光在其時遠比現在更快。而随着时间的改变，光速逐渐降低到现在的值。

===廣義相對論與度規操控===
*'''[[阿庫別瑞引擎]]'''

[[Image:Proxima Centauri 2MASS Atlas.jpg|right|thumb|180px|[[比鄰星]]]]

== 科幻作品的超光速 ==
距離[[地球]]最近的[[恆星系]]是[[半人馬座]]α星（[[南門二]]），有4.2[[光年]]之遙，以光速來回對地球上的觀察者而言就要花上8.4年，更何況是次光速的航天器。而科幻的舞台上很多是發生在比這距離更遙遠的星系間故事，按照相對論，這些故事理應不會發生。科幻理論中常有方法或設定允許[[航天器]]迴避[[相對論]]限制，航行於廣闊[[太空]]的星際之間，而又不天馬行空地明顯違反[[物理學]]。星際間訊息傳遞也有相似的情況。此外，若觀察者以超光速去追過去的影像，會看到影像倒帶的現象。

:在《[[基地 (小說)|基地]]》里运用[[超空间]]做空间转移。
:在《[[星际大战]]》里，用超空间驱动引擎做推进。
:在《[[星舰迷航记]]》里，用[[亚空间]][[立场]]包裹船体，好穿破光速障壁。
:在《[[宇宙战舰大和号]]》里，用空间扭曲取最短距离移动。<ref name=图解太空船>{{Cite book|author=[[称名寺健莊]], [[森瀨繚]]|title=圖解太空船|year=2008/12/30|publisher=[[奇幻基地]]|isbn=9789866712500|pages=24-25}}</ref>
== 超光速的验证 ==
=== OPERA实验 ===
{{main|OPERA实验}}

==相關條目==
*[[契忍可夫輻射]]
*[[子空間]]
*[[曲速引擎]]
*[[光速不变原理]]
*[[快子]]
*[[慢子]]

==参考资料==
{{reflist}}

==外部連結==
*[http://www.rp-photonics.com/superluminal_transmission.html Encyclopedia of laser physics and technology on "superluminal transmission"] {{Wayback|url=http://www.rp-photonics.com/superluminal_transmission.html |date=20210507080130 }}, with more details on phase and group velocity, and on causality
*[https://web.archive.org/web/20081227055453/http://dustbunny.physics.indiana.edu/~dzierba/HonorsF97/Week1/NYTJuly22.html July 22, 1997, The New York Times Company: Signal Travels Farther and Faster Than Light]
*[https://web.archive.org/web/20100123191247/http://www.aei-potsdam.mpg.de/~mpoessel/Physik/FTL/tunnelingftl.html Markus Pössel: Faster-than-light(FTL)speeds in tunneling experiments: an annotated bibliography]
*[https://web.archive.org/web/20110718140515/http://www.yellowknife.com/warp/ The Warp Drive: Hyper-Fast Travel Within General Relativity, Miguel Alcubierre Class. Quantum Grav. 11(1994),L73–L77]
*[http://www.eleceng.adelaide.edu.au/personal/dabbott/publications/PIE_withayachumnankul2010.pdf A systemized view of superluminal wave propagation] {{Wayback|url=http://www.eleceng.adelaide.edu.au/personal/dabbott/publications/PIE_withayachumnankul2010.pdf |date=20190323042931 }}
*[http://www.physicsguy.com/ftl/index.html Relativity and FTL Travel FAQ] {{Wayback|url=http://www.physicsguy.com/ftl/index.html |date=20210226130822 }}
*[https://web.archive.org/web/20190412154551/http://math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/SpeedOfLight/FTL.html Usenet Physics FAQ: is FTL travel or communication Possible?]
*[http://scienceworld.wolfram.com/physics/Superluminal.html Superluminal] {{Wayback|url=http://scienceworld.wolfram.com/physics/Superluminal.html |date=20210428121607 }}
*[http://www.theculture.org/rich/sharpblue/archives/000089.html Relativity, FTL and causality] {{Wayback|url=http://www.theculture.org/rich/sharpblue/archives/000089.html |date=20151230082925 }}
*[http://www.netspace.net.au/~gregegan/APPLETS/20/20.html Subluminal] {{Wayback|url=http://www.netspace.net.au/~gregegan/APPLETS/20/20.html |date=20080906224857 }}—''Java applet demonstrating group velocity information limits''
*[https://web.archive.org/web/20090429103409/http://petar-bosnic-petrus.com/science-articles/conical-and-paraboloidal-superluminal-particle-accelerators Conical and paraboloidal superluminal particle accelerators]
*[http://www.physicsguy.com/ftl/ Relativity and FTL(=Superluminal motion)Travel Homepage] {{Wayback|url=http://www.physicsguy.com/ftl/ |date=20050306185149 }}
*[http://www.ovalecotech.ca Advanced Interstellar Propulsion] {{Wayback|url=http://www.ovalecotech.ca/ |date=20210427082353 }} How to Travel Extreme Distances in Space. Past, Present and Proposed ideas of interstellar travel.
* [http://news.xinhuanet.com/world/2012-02/25/c_122752331.htm 中微子超光速，都是光纤惹的祸] {{Wayback|url=http://news.xinhuanet.com/world/2012-02/25/c_122752331.htm |date=20160404063005 }}

[[Category:超光速| ]]
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