科学家提出新模型 ， 允许物体超过光速

物理定律规定没有任何东西可以比光速更快，这是爱因斯坦相对论的基石。物体速度越快，在它的时空观里时间会越靠近停止。速度再快一点，就会出现时间倒流的问题，打乱因果关系的概念。

但是在去年年底发表的一项研究中，科学家推动了相对论的极限，设计出一个不违反现有物理定律的体系，或许还能开辟新的理论道路。

这项研究的作者来自波兰华沙大学和新加坡国立大学。他们发展了“相对论的扩展”，将三维时间和一维空间(“1+3时空”)结合，不同于我们熟知的三维空间加一维时间。

这项研究增加了物体可能突破光速而不完全违反当前物理定律的证据，而不是制造任何重大逻辑冲突。

波兰物理学家Andrzej Dragan说:“没有任何基本原因说明相对所述物理系统以大于光速的速度运动的观察者不应遵守此定律。”

这项研究建立在此前部分同一研究人员的工作之上，他们认为超光速视角能帮助量子力学和爱因斯坦相对论融合，这两种物理学目前无法调和成一个统一的理论来描述重力，如同我们解释其他力量的方式一样。

在这个框架下，不能再将粒子建模为点状物体，像我们在更普通的三维(加时间)宇宙视角中可能会做的那样。相反，为了理解超光速观察者可能看到的景象以及超光速粒子的行为，我们需要采用量子物理背后的场论。

基于这个模型，超光速物体看起来会像泡泡一样在空间中扩张，有点像波通过场的样子。另一方面，高速物体会“体验”到几个不同的时间线。

即便如此，真空中的光速对那些比光速快的观察者来说仍保持不变，这保留了爱因斯坦的基本原理之一，之前人们只是认为这条原理适用于比光速慢的观察者(像我们所有人一样)。

Dragan说:“这个新的定义保留了爱因斯坦在真空中光速恒定的假设，即使对超光速观察者也是如此。因此，我们的相对论扩展看起来不像一个非常奇异的想法。”

然而，研究人员承认，切换到1+3时空模型确实提出了一些新问题，即使它回答了其他问题。他们建议需要扩展相对论，将比光速快的参考系纳入其中。这可能需要借鉴量子场论:将特殊相对论、量子力学和经典场论(旨在预测物理场之间的相互作用)的概念结合起来。

如果物理学家是对的，那么在扩展的相对论中，宇宙的所有粒子都会有非凡的性质。这项研究提出的一个问题是，我们是否能观察到这种扩展行为，但要回答这个问题还需要大量时间和大量科学家。

华沙大学物理学家Krzysztof Turzyński说:“发现一个新的基本粒子本身就是一项配得上诺贝尔奖的壮举，需要一个大型研究团队运用最先进的实验技术。然而，我们希望将研究结果应用于更好地理解与希格斯粒子和标准模型中的其他粒子质量相关的自发对称性破缺现象，特别是在早期宇宙中。”

该研究发表在《经典与量子引力》杂志上。

本文译自 ScienceAlert，由 BALI 编辑发布。