超光速运动的过去、现在和未来
On the Superluminal Moving: Past, Present and It's Future
本文论述了人类研究超光速运动的历程及存在的有关问题;指出了考虑虚数"I"作用的情况下,狭义相对论原有的框架内已包含了超光速运动的理论,而闵可夫斯基时空性质更深刻地揭示了超光速运动与时空的若干特点且不违反因果律;猜测量子远程通信的物理本质与德布罗意波这种超光速运动有联系,建议设计实验测量德布罗意波的相速度并深入研究波粒二象性这块物理学中尚未完全开垦的处女地.
Ai Xiao-bai
中国科学院上海原子核研究所,上海,201800
& ISTICPKU
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阅读下面文字，回答下列各题。（9分）一天24小时的常识，可能在未来被改变。日前，天文学家分析研究发现，由于地球自转的速度发生了变化，未来一天可能变成25小时。 （一）地球自转变慢了 在大约5.3亿年前，地球自转的速度超过今天，但其绕太阳旋转的速度却一直很稳定。在那一时期，地球上的小时数同现在一样，但是天数比现在多出几十天。达到420天。对此，英国达勒姆大学天文学家理查德·斯蒂芬森称，根据可靠的历史资料，地球自转速度一直在减慢。他作出这一论断的依据，是他对过去2700年数百次日食及月食资料的分析。 5.3亿年前，地球每天有2l小时，而到了1亿年前的恐龙时代，每天则变成了23小时。通过研究珊瑚泥灰质沉积物，珊瑚似乎起到“日历表”的作用。科学家借此计算出两个春天之间的时间跨度。5亿年前至3亿年前，地球自转速度迅速减慢。2亿年前至今，每隔5年，地球自转减1秒钟，直到变成了现在的1天24小时。假如再过120年，每天便会长1分钟。这样算下去，在遥远的将来，地球1天的时间变为25小时就有可能了。（二）科学家说法不一 科学家们对地球自转速度变缓的原因，各有不同说法。有人认为是由于涨潮产生的摩擦力，因为产生的摩擦力的大小与大陆分布有关。5亿年前至3亿年前，那时的大陆是沿赤道的方向排列，使涨潮产生的摩擦力较大，因而地球自转减慢得较迅速；2亿年前以后，大陆按照南北方向排列，涨潮产生的摩擦力相对减小，地球自转速度减慢就自然变缓了。也有人认为造成这一现象最重要原因可能是月球。据德国报纸《南德意志报》报道，月球引力造成海洋和地球深处产生永久波，使得地球似乎成了“摇动器”。地球好比一个不断转动的花样滑冰运动员，若要将旋转的速度降下来，这名运动员则必须将双臂伸展开来。这同样是地球一天在遥远的将来变成25小时的原因。（三）人类寿命受到影响如果几亿年后的地球还适合人类居住，一天25小时的日子将会变成什么样?首先，对于爱睡懒觉的人来说的确是个好消息。还有那些现在整天忙碌的人，也可以从多出的一小时里，安排更多的工作或休闲、娱乐。但同时，多出1小时也有弊病。因为一天25小时，将意味着身体每天要比原来多耗掉1小时的生命。这对人类的寿命会不会有影响还有待科学的研究。1.请从语言上对下面句子中加着重号词语的作用进行分析。（3分）也有人认为造成这一现象最重要原因可能是月球。&2.选文划线句子采用怎样的说明方法，其作用是什么？（3分）&&3.选文第三部分的内容能否与第二部分的内容调换？为什么？（3分）&&&
本题难度：一般
题型：解答题&|&来源：2010-河北省廊坊市毕业生升学文化课第一次模拟考试语文试题
分析与解答
习题“阅读下面文字，回答下列各题。（9分）一天24小时的常识，可能在未来被改变。日前，天文学家分析研究发现，由于地球自转的速度发生了变化，未来一天可能变成25小时。 （一）地球自转变慢了 在大约5.3亿年前，地球自转...”的分析与解答如下所示：
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超越光速你就能看到过去？
记得小时候有一个电影叫“回到未来”，写的是乘坐一个时空穿梭机穿越时空。当时相当痴迷，在想是否能够真的回到未来。
爱因斯坦的相对论也说，想穿越时空就得超过光速！
随着科技的发展，汽车的速度越来越快，普通轿车0-100km加速只需要8秒了，跑车甚至达到2-3秒，有超级跑车速度更快，超越了声速。
那有没有可能发展到超越光速呢？
答案是不可能的，一个有质量的物体想超过光速就得需要无穷的能量来支持 而且光的本身是没有任何质量的，所以想超越过首要条件是无质量。我们都知道质量是无法变化的，所以没可能超光速回到未来！
但是如果超过了光速我们也不会看到还没有发生的事情，这是因为相对论的时间停止和时间倒流都是达到光速或者超越光速的那个物体的时间概念是停止或者倒流的，当你达到光速后你就没有时间这个概念了，你暂停了，我们却还是在时间流失着，至于超越光速那只是看到过去，而不是回到过去。
为什么是看到而不是穿越？因为我们看到的所有东西物质都是光投射出来的，而这些光都无限的发送到宇宙中去，如果我们追上光速就会看到以前做过的事情（其实就是以前所发生事情的光）这就是所谓的时间倒流，并且你也只能看到影子，也不会有声音的，就像是无声电影。
触感就更不会有了！所以我们不可能会像电影里面写的产生“蝴蝶效应”，也不会对未来有什么影响！
原理：光的速度是300000km/s，是自然界物体运动的最大速度。物体的质量随着速度的增大而增大，当物体的速度接近光速时，它的质量将趋于无穷大，所以有质量的物体达到光速是不可能的。
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作者： 雨果科普
[责任编辑: 宋金玉]
光速,相对论,蝴蝶效应人类既不可能回到过去也不可能走进未来
（2011年02月）
文章摘要：目前流行的理论均认为通过时间机器能回到过去，也可以走进未来。但本文对此作出了完全相反的结论。
自从地球上有人类以来，你听说过或发现过未来几百年、几千年或几万年的人来到过现实世界的证据、记录吗？至少目前仍无确凿的证据能证明未来的人类穿越时空来到过数千年的人类文明史阶段。本文就人类是否能回到过去或走进未来谈点浅见，供有兴趣的人士参考。
一、人类能否回到过去？
1、什么是回到过去？
目前最流行的说法是通过时间机器或根据相对论
（2011年02月）文章摘要：目前流行的理论均认为通过时间机器能回到过去，也可以走进未来。但本文对此作出了完全相反的结论。自从地球上有人类以来，你听说过或发现过未来几百年、几千年或几万年的人来到过现实世界的证据、记录吗？至少目前仍无确凿的证据能证明未来的人类穿越时空来到过数千年的人类文明史阶段。本文就人类是否能回到过去或走进未来谈点浅见，供有兴趣的人士参考。一、人类能否回到过去？1、什么是回到过去？目前最流行的说法是通过时间机器或根据相对论理论通过超光速运动返回到过去。但我们首先应该把回到过去这个概念给予比较清晰的界定，即什么是回到过去？怎样才算回到了过去？。回到过去应该是指过去的某一时刻，如中华人民共和国开国大典现场——日天安门广场现场，毛泽东宣布：“中华人民共和国今天成立了”的时刻。你能见到当日在场的所有人和事，你能观察到当时的宇宙万物，包括地球上的生物、天空中的太阳、月球、星空、银河与现今世界的差别。只有未来或今天的某个人通过某种方式回到了过去的某个时刻，如中华人民共和国开国大典现场才能算真正回到了过去。回到过去应该与生活在当时的人们一样可以做他想做的任何事情，他可以走路、开车、吃饭、睡觉、结婚、生子、打工、赚钱，甚至杀人、放火等等。与当时的人生活得一模一样，可能只是存在语言、年龄、思想、知识等方面的差别而已。2、人类能否回到过去？可能肯定地说，人类不可能回到过去。因为无论你用何种方式和途径回到过去，都将改变过去已经存在的历史。就像你若真的回到了中华人民共和国开国大典现场，你将改变开国大典现场的历史。但我们知道历史是已经存在的事实，是无法改变的。试想，如何能回到过去，你是否可以回到开国大典现场，站在毛泽东主席身旁，听他宣布：“中华人民共和国今天成立了”的声音呢？当时的录影是否应该改变，让你的身影也在其中呢！事实上，无论你用什么方式回到真正的过去，你都不可避免地会改变历史，改变所回到过去的某一时刻的事物。如：你得站据空间（而历史上的这一时刻该空间只有空气等，并没有你的存在）、改变空气和电（光）、磁、重力场的分布（你白天会挡住阳光、晚上挡住月光或星光，在地上留下你的身影，而历史上的这一时刻光线是直射到地面的，并没被你的身体挡住而留下身影）；你走在过去某一时刻的道路上，你会改变历史的脚印、踩死历史上并未死亡的蚂蚁、小虫、微生物等等，还可以例举许多因为你的到来，把历史改变得不再是历史的怪异事件。如，你若能回到过去，你回到了你的中学时代的某一天，见到了当时的你自己。但历史上的同一天，你并未见到过今天的你。与历史事实相背。因此，这种事情是不可能发生的。也许有人会说，今天我们的科技水平达不到穿越时空所需的条件，但人类总有一天会达到这一科技水平，能够实现时空穿越而回到过去。但作者认为这种情况也不可能发生。如前面所说，人类有文字记载的数千年至今并未发现未来人回到现实的事情。若未来人能回到现在或过去，不可能不留下任何印记。也许还有人会说，只是未来人未回到人类历史的这一时段而已，并不代表未来人未回到人类文字记载以前或目前以后的其他时段。要回答这个问题，我们可以作如下分析：我们知道，地球是太阳系中的一颗行星，约以每秒30公里的速度绕太阳旋转；而太阳是银河系中的一颗恒星，约以每秒250公里的速度绕银河系中心旋转；银河系是否也像太阳系一样，与其他星系组成更复杂的系统并围绕系统的核心旋转呢？作者暂时未掌握此方面的资料。但可以肯定地说，银河系也不是静止的，是在运动的，而且很可能是以比太阳系绕银河系中心运行速度更快的速度在运动。根据哈伯定律，宇宙中的星系均以非常高的速度彼此远离。因此，无论你想回到过去的何时，从现实到过去的某一时刻均需飞越十分遥远的空间才能到达过去某一时刻地球所在的空间位置。你要到达的过去某一时刻离现在越久，需要飞越的距离越远。未来的人们想回到今天，也同样需要在未来的某一时刻地球所处的空间位置飞越遥远的星际空间来到今天地球所在的位置。无论你用何种方式进行时空穿越，你都需要从一个时空点远去到另一个时空点，无论你是用接近光速还是超光速飞行，两个时空点间都需要花费一段时间。就时间方面而言，你的用时加上你出发的时间，就是你到达另一时空点的时刻。这一时刻肯定比你出发的时刻要晚（你的飞行时间只能是正，不可能为负，并不是因为你是超光速飞行，时间就会往后退）。就像人们从地球飞到月球，目前需要4天左右的时间。若有一天，人类技术上达到能以光速甚至超光速飞行，则以光速飞行，则需要约1.3秒，若以二倍光速飞行，则需0.65秒，而不是负值。即你从地球到月球，无论你用何种方式、何种速度飞行，总会比你从地球出发的时刻晚一点的时刻到达月球。而不是相反。否则会出现，你还没有出发就已经到达的奇异情况。不过，你若真的能以二倍的光速飞行，则会出现月球上的人还没见到你出发的电视图像，你就已经到达月球的情况而已。如果人类真能回到过去，那么回到过去的方式可能只有如下两种：方式一：当你从今天回到昨天，你会按照时间后退的方式一秒一秒地往回走，就像汽车开进车库再倒退出来一样（空间上），你在时间上沿着你昨天到今天的过程原路返回（你会倒退地走路、吃饭变成吐饭、与你接触过的人都得像你一样疯狂、太阳也得从西往东走、整个宇宙也得在时间上往后退）。虽然这种方式可以保证在昨天至今天的这一时段内的任何时刻只有一个你，但要用这种方式回到昨天（过去）看来是毫无希望可言。因为有谁能让整个宇宙在时间上后退呢。方式二：；另一种方式是像拨钟表、翻日历一样，瞬间或经过很短的时间，从一个时空点跳变到另一个时空点。就像目前较流行的设想，人类通过从某个“虫洞”或利用时间机器在很短的时间内穿越时空到达过去或未来的某一时空点。这种设想能否变成现实呢？答案应该是很明确的：人类永远都不可能做到这一点，无论人类的科学技术达到何种发达程度。理由如下：A、
就算目前被广泛认可的相对论是正确的，不同速度的参照系或物体时间不同，人们可以利用高速运动放慢时间的流失速度，甚至可能以超光速运动让时间倒退。但这可能也仅仅是对微观世界有用，对宏观世界的物体而言，就像人类这样的复杂生物，无论通过何种方式让你高速运动、甚至超过光速，将不可能保持生命的延续。当一个人真的掉进“虫洞”后，你可能立即分解为基本粒子了！因为“虫洞”是重力场的奇点，重力值大得不可想象。任何宏观物体进入其中，立即会被强大得不可想象的重力撕成碎片；B、
你若从目前的时空点跳变到另一时空点，可能出现四种情况：一是返回到过去你出生后至现在的时间段内；二是返回到过去你出生前；三是走进未来的你死亡前的时段内；四是走进未来你死亡后的时段内。无论是这四种情况的哪一种，都会改变历史或未来的原貌。第一种情况会在你到达的同一时刻出现二个你，而历史上只有一个；第二种情况是历史上根本没有你，你却出现了；第三种情况也会在你到达的同一时刻出现两个你；第四种情况是你已经死亡，而你又出现在了你死亡后的更晚一些的时刻。也就是说，无任在上述四种情况的哪一种情况下，均会与历史或未来的某一特定时刻的实际状况不一致，从逻辑上说不通。C、
目前比较一致的看法是：宇宙是在137亿年前的一次大爆炸中诞生的。也就是说：宇宙中的万物的年龄均不会大于137亿年。如果真的是如此，则人类无论如何也不可能回到137亿年以前去。而且从大爆炸至今，宇宙已经扩大了无数倍。据天文观测，目前已观测到了约120亿光年前的原始宇宙天体的景象。也就是说，目前的宇宙直径应该大于120亿光年（如果银河系位于宇宙的边缘且观测的最古老星系正好处于以大爆炸点为镜像的宇宙另一边的边缘的话，则宇宙的直径等于120亿光年）。那么我们可以推算出，大爆炸后至今，各类天体相互远离的速度应接近或大于0.5Ｃ（Ｃ＝光速）。因此，你想回到从前，则应以远大于0.5Ｃ的速度运动才有可能。二、人类能否到达未来？就像上面所述，人类不可能回到过去去一样，人类也不可能从目前一瞬间就到达未来某一时点，必须一年、一月、一日、一分、一秒地走向未来。理由如下：1、目前人类没有任何记载表明有过去的生物跨越时空到达过其后某一时点的记载；2、目前与时间可变有关的物理理论中，没有任何一种理论支持时间可以加快。只有相对论认为时间可变慢。其可信度有多高还是未知数；3、如前面论述人类不能回到过去一样，你想在瞬间到达未来的某一时点，你需要在很短的时间内从宇宙某一点跨越至相距十分遥远的另一点，你的运动速度应远大于0.5Ｃ。人类何时才能具备如此的能力？人类是否有能力做到？即使是人类真的能做到超光速运动，你就能到达未来或回到过去？我们知道，即使是你以超过光速运动，你也得花时间从宇宙中的某一点到达宇宙中的另一点。宇宙不会因为你的超光速运动而改变。改变的只是你自己的空间位置。三、宇宙中是否存在“虫洞”宇宙中可能存在“虫洞”，但这种可能性可能只存在于微观世界中，即所谓的量子理论中。这种理论的正确性还需要时间的检验。但在宏观世界，特别是宇宙天体中不可能存在“虫洞”。原因有二：1、从目前天文观测结果来看，无论是单个恒星，还是星系，宇宙中的天体均为球对称体。因此，与其相联系的各类场（电、磁、重力以及强、弱相互作用力等）均为球对称，不存在由于局部非对称性的力场条件而形成“虫洞”。也就是说，如果某个宇宙空间有“虫洞”存在，则此洞应该是球对称的，不可能形成管道状“虫洞”而使宇宙中两个不同时空区域相连。2、无论在何种力场中，不可能存在时空奇点。也就是说：物理中不可能存在无限大的力场，而只能存在于数学上。各种描述力场的数学方程式均是对各种力场的近似描述，而不是精准描述。就像数学上描述共振条件下，振幅会越来越大，经过一定的时间后，振幅会无穷大。但物理上，不可能做到长时间保持共振条件。还有描述重力场的数学公式中，当距离Ｒ＝0时，重力场强度为无穷大。但物理上不存在Ｒ＝0的条件。因为Ｒ＝0时，质量也为0。四、结语人类文明几千年以来，对自然的认识日新月异。但近代物理在解释某些人类现有知识无法解释的自然现象时，往往容易落入唯心主义泥潭。目前较流行的宇宙大爆炸学说和相对论不无此方面的嫌疑。前者是依据宇宙中不同星系间的红移与距离成正比的天文观测结论。但近来有不少报道证实，宇宙中有不少星系会发生相撞。也就是说，星系间不是简单的相互间距离随着时间的推移而越来越远。因此，红移量与星系间的距离成正比的原因并不是单纯的与两者间的相对运动速度有关，应该还与距离有关。如星光随运动距离衰减而产生红移。而后者是建立在完全唯心的假设——光速为常数的基础上的，是为了解释迈克尔逊—莫雷实验结果。通过光速为常数的假设进而推导出时空与运动速度有关，并建立了一个数学公式，任何运动物体的时空变化与其运动速度与光速的比值有关。且当运动速度等于光速时，时间会变成慢到不变，长度则压缩为0。但光本身也在变化，光有生成、传播、遇到物质被吸收的过程，这过程中难道没有时间的变化？太阳光自生成后传播到地球需要用时8.3分钟。到达地球后会被地球上的物质吸收而消亡。相对论还有一个推论是：若你坐在一高速运动的飞船上，寿命会变长。若按照相对论的数学公式，你的飞船速度如果等于光速则你的寿命就永恒不变了。你在飞船上就不需要吃饭、睡觉、甚至呼吸了。这明显违背常理。只能是人类使用光作为观测手段而带来的假象。也就是因为你以光速运动时，只能收到你出发时的信号，后续信号因为其光速为常数的假设可能接收不到的结果。但你在飞船上还得与在地球上一样的生活，不可能由于因为以相对于地球运动速度为光速而不吃不喝。否则，就会落入地球是宇宙的绝对参照系的唯心主义泥潭。其实相对论的另一假设就是：在所有互相以恒定速度作相对运动的参考系中，物理定律可用形式相同的方程式来表示。这一假设表明了普适参考系是不存在的。如果物理定律对于作匀速相对运动的不同的观察者具有不同的形式，那么，就可由这种差别来确定哪一个物体在空间是“静止”的，哪一个是“运动”的。但是，由于没有普适的参考系，这种区别在自然界不存在。所以，相对论的各种推论，包括时间、长度与运动速度有关，不同参照系中的时空不同，与其此假设就相左。从目前天文观测结果，系外星系有的相对于银河系的运动速度达到甚至超过光速，如某些类星体，按照其红移量均为相对运动速度而产生的假设推导出的结果，其相对速度远大于光速。那么是不是这些类星体上的时间是逆转的，倒流的呢？按照相对论参照系的假设，则如果你在此类星体上观测我们地球，应该也会得出地球在以超光速运动，那么你是否应该得出结论：地球上的时间是倒流的，长度是负的呢？另外，你在不同星系中观测地球，会得出不同的地球时间与长度。但地球上的时间与长度与你在不同参照系上的观测有关吗？它是客观存在的，与在何处观测无关！
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