究竟有沒有一種物體的運動速度比光速還快?如果有,相對論就有必要予以修正,甚至還有可能會被推翻。超光速現象或許會出現在茫茫的宇宙深處,或許會出現在細微的基本粒子中間。
1934年,前蘇聯科學家切倫科夫發現光在真空中的傳播速度比在水中的傳播速度快,而高能粒子在水中的傳播速度會超過光速,此時粒子會拖著一條淡藍色的發光的尾巴。切倫科夫觀察到了這種現象,另外兩名前蘇聯物理學家塔姆和弗蘭克則對這種現象進行了解釋。後來,用來觀測粒子速度的儀器也由此產生了。
那麼,自然界中是否存在超光速的粒子呢?一些科學家將自然界的粒子分為三類:慢子、光子和快子。美國科學家範伯格認為,快子確實存在,但是它們之間是互相排斥的,也就是說,它們具有負重力的性質以光速為界線,存在兩個宇宙,一個是“快宇宙”,一個是“慢宇宙”粒子在快宇宙中的運動都是超光速的。現在物理學家一直在研究快子在自然界中是否存在,他們試著從快子發光的藍尾巴下手。可是科學家要想抓住比光還要快幾百萬倍的快子可不是那麼容易的事。
說完微小的基本粒子,再來看遼闊的星空。美國一些天文學家在1972年~1974年間觀測到,塞佛特星系3C120自身的膨脹速度竟然是光速的4倍。更讓人意外的是,人們發現類星體的運動速度竟大大地超過了光速。1977年以來的發現證明,類星體3C273內部
的兩個輻射源相互分離的速度竟高達每秒鐘288萬千米,是光速的9.6倍。這之後,“超光速”的類星體3345和3279相繼被人們發現,它們各自的兩個組成部分的分離速度,竟分別是光速的10倍和19倍!
科學家們對觀測所得的結果發表了各自的意見。有的人認為,我們應該知道類星體離地球到底有多遠,如果類星體離地球確實很遠,那麼它的分離速度肯定是超過光速的。而那些堅信相對論的人則認為這種現象只是一種假象,並不反映真實的運動,它應該被稱為“視超光速膨脹”。也就是說,這只是看起來是超光速,事實上卻不是。不過,目前獲得的許多資料證明,類星體的確離地球非常遙遠,就像原來估計的那樣,超光速現象肯定存在。
目前解釋超光速現象的幾種理論都不能讓人滿意,或許只有等找到了它,人們才可能最後接受與它有關的理論。