【关于光速】有关信息能否超光速传播的一个问题……【物理吧】_百度贴吧
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【关于光速】有关信息能否超光速传播的一个问题……收藏
刚刚在三体吧看到了个帖子，说最近证明信息是有可能超光速传播的具体内容没看，如果这个消息不对求轻喷……总之本帖要问的问题跟这个关系不大我想问的是：如果有一根一光年的棍子，一个人在这头戳了一下，另一头的人立刻感受到了，这算不算信息超光速传播？顺带一提在下物理水平不高求大神能给个通俗易懂的解释……不然我怕我自己看不懂各位大神求解
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信息也算在场之内吧，信息场。还有引力也是这样，比如一个物体突然消失了，他的引力也会随之消失，传播的速度也是无穷大…
你那个不行，另一头人感受到的信号以声速传播。至于原因我倒是更想知道为什么你会觉得是立刻。最后，敢不敢发帖之前先去百度一下蛤？
不能传递有用信息
不存在理想刚体。
就目前来看是没有发现超过光速的信息传播，但是最近的量子纠缠态有可能颠覆这个现象。
典型误区，把机械波当超光速了。。。现在的信息传播现在主要3种，光波，电磁波，电场（或者叫电平信号），都是光速。。。
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从超光速问题到意念和感觉学科智慧的思考
从超光速问题到意念和感觉学科智慧的思考黎汉生/文
&&&&对于超光速的问题，当时我们地球人类科学界的多数学者是持否定的态度，甚至还无情地给超光速“判”了“死刑”的结论。当时因为用爱因斯坦的《相对论》证明，宇宙最大的极限速度就是光速！任何速度都无法超越！
&&&&超光速的问题就这样被当时科学界主流意识否定了，这对超光速的研究造成了难以想象的灾难，可以说这是个无情、痛苦、和说不尽的无奈。然而这个无情的结论，却给了许多在科学前沿探索的勇士们百折不挠的尝试，和一次又一次的深思，让他们对超光速答案的破解一往情深的追求和无限的向往。
&&&&爱因斯坦的《相对论》证明不可能超光速，然而爱因斯坦的理论是否能证明宇宙所有的问题？当时爱因斯坦的理论和目前现代科学理论是我们人类最高的学说理论吗？当时爱因斯坦的《相对论》证明不能超光速，当时就草率下定论超光速是伪科学，难道这不是很幼稚和很无知吗？
&&&&爱因斯坦证明光速是宇宙的最大极限速度，也只能证明当时我们地球人类的科学理论与科学技术应用认识的局限性问题罢了。宇宙的最大极限速度是什么？难道就是光速？如果没有超光速，为什么在我们地球会屡屡出现外星人与UFO的踪影？？？
&&&&根据资料研究显示：一些到达和到达访地球的外星人，他们的星球一般距我们地球是几百光年、和上千光年，有的甚至上万和上亿光年之遥。他们若以光速进行宇宙旅行，要到达的地球时间至少几百年，多则上千年、上万年，甚至上亿年，这几乎是不可能的事。然而外星人的飞碟年年反反复复地出现，这是个铁的事实！这对否认超光速的人来说却是个无情的事实！这些铁的事实在证明着什么呢？&&&&难道我们人类的世界就不会有超光速应用的精彩和奇迹的出现吗？当时对于一提出超光速问题就被科学界一些学者封杀的的怪现象，让笔者想起了爱因斯坦在1905年发表“狭义相对论”时的“遭遇”。当时只有26岁的瑞士联邦专利局的小职员爱因斯坦在发表了“狭义相对论”后，由于“狭义相对论”都是理论的东西，没有一点他自己的科学实验的资料数据。因此当时的“狭义相对论”并没有引起科学界太大的轰动，另外爱因斯坦当时也不在科学界，同时“狭义相对论”对当时的经典物理学界和理论造成很大的冲击，冒犯了不少人的利益。所以“狭义相对论”一发表，就而引来了不少世人的嘲笑和咒骂。有人说他是个疯子，有人说他的“狭义相对论”是异端邪说。当时曾经有人说：“全世界只有12个人懂相对论”；还有人说：全世界只有二个半人懂相对论。如果当时没有物理学者普朗克等学者及时对“狭义相对论”的推荐和刊登发表，如果当时“狭义相对论”遭到“封杀”…….我们地球人类的现代物理学会被认为如此“迅猛的发展”吗？我们人类对物质世界、和对宇宙的研究认识会被认为如此的“飞速”吗？我们人类社会的科学技术“变革”和应用与“发展”会被认为如此“天翻地覆”的变化吗？社会文明的提升会被认为如此“迅速”吗？
&&&&当时没有科学理论论证可以超光速，地球科学界而以爱因斯坦《相对论》证明不能超光速就下定论：宇宙的物质不可能超光速。这让当时追求超光速问题破解的人们感到
“爱到尽头爱不现，多情难恨古今事”的无奈、和痛苦。然而现在，不能超光速的结论不是被追光者的感觉数学证明推翻了吗？
&&&&翻开我们人类科学的发展历史，就给了当时试图解开超光速之迷的勇士们注入了无限的能量和动力。因为任何科学理论、科学真理都是从低级向高级方向发展的；任何科学理论和真理的应用都是从简单到复杂，从低级到高级发展的。就象现在的汽车和飞机是最普遍不过的交通工具，可是在一二千年前如有人说汽车和飞机会成为现实，那时候的人们也许会说这不是一种神话吗？这可能会实现吗？有这种可能吗？当时的权威会不会给这种设想也“判”了不可能成为现实的“死刑”的结论呢？我想当时的权威一定会象当今科学界的一些学者那样，说汽车和飞机是一种神话，是一种梦想，永不可能实现。然而汽车和飞机的梦想不是在百多年前就成为现实了吗？现在不是已成为了我们人类衣食住行不可缺少的交通运输工具吗？
&&&&虽然我们人类的科学发展在近百年来十分迅猛和喜人，但我们人类要不要承认目前的科学理论、和科学技术还很落后呢？尤其是与超级智慧的外星人相比，我们是多么微不足道呀？应该说：我们人类对物质的本质和世界的认识，与在科学领域的发现，还处于十分低级的阶段。然而，物质、世界、宇宙又有多少神秘等待科学真理的破解呢？超光速应用问题不就是其中之一吗？
&&&&从我们人类发展的历史看出，往往给科学创新理论和科学新领域的发现妄下一些错误结论的，就是那些当时对社会和科学界的“发展”有着“巨大贡献”的，和有着十分影响力的科学家与一些名人。当时在刚发表“狭义相对论”的爱因斯坦只是一个专利局的小职员，并不是科学界有头有脸的人物，因此“狭义相对论”曾一度遭受“冷落和打击”，那时他的遭遇让我们想起当今科学界的“病态”，却爱因斯坦成为“科学巨匠”后，他的一些学术结论（光速是宇宙的最大极限速度），就象一把科学权威的利剑，至高无上，甚至可以给某些科学的未知领域轻易下定论。然而历史总是惊人的相似，对超光速的问题，我认为现实又再重演了爱因斯坦在科学道路“成长”时相似的遭遇，这不是历史对我们人类科学发展的莫大讽刺吗？
&&&&宇宙的世界有多么精采？我们人类有多少未知领域还无法证明和破解呢？而超光速智慧对到达地球的外星人来说，早已是他们得心应手应用的超级智慧了。
&&&&笔者经过多年的研究认为：要破解超光速之谜和应用超光速智慧，就一定要发展意念和感觉智慧，一定要建立意念和感觉学科体系理论。就要应用多维空间、多维时间、多维物质、和多维能量等科学理论。意念和感觉在特定的条件下能产生多维的空间、时间、物质、和能量。因此只有发展意念和感觉学科理论智慧，才能让我们人类更快的步入超光速时代。
&&&&意念和感觉学科智慧是什么？笔者认为这是我们人类最深奥的科学领域之一……
&&&&笔者预言：意念和感觉学科智慧理念的推出，一定会为我们人类科学领域的发展进入更高的层次重新科学定位……
&&&&意念和感觉智慧的应用在生物界十分普遍（当然这还属于很低级应用），为了更好说明意念、和感觉智慧，先让我们说说生物界一些有趣的事吧。
&&&&青蛙是捕捉昆虫的高手，研究发现，青蛙要捕捉在飞舞的虫子时几乎不会失手，准确度高的惊人！
&&&&青蛙捕捉昆虫的本领如此之高，这已是不争的事实。然而青蛙是以什么来计算出昆虫飞行的时间、速度、方向、和与马上伸出舌头就刚好可以捕捉到正在飞行的虫子的距离呢？
&&&&可青蛙没有用算盘、计算器、或者在用更高级的计算机来计算，它是用什么算出来捕捉虫子的科学参数呢？不少人会认为这是青蛙的本能，那这本能是什么呢？这本能与意念和感觉又是什么关系呢？
&&&&在生物界里的生物为了生存，进化了有许多求生的本领，这些本领的应用与感觉和意念是分不开的。青蛙要捕捉在飞的虫子，首先是用眼睛观察，用心估计，然后再用大脑想这虫子在飞舞时的各种情况，要捉到飞舞的虫子，它就得计算出准确的昆虫飞行的时间、速度、距离、和方向等，而整个过程，青蛙必须用感觉和意念才可能作出捉昆虫判断和行动，这些行为都是牵涉到数学、物理学等学科应用的问题。可是青蛙是一种食虫动物，与数学、物理等学科能说到一块吗？这似乎是很荒唐的，但青蛙有这方面的本领是铁的事实，笔者认为荒唐的不是青蛙，而是我们人类现有的认识，而这种本能就是青蛙在不由自觉地应用了感觉和意念的智慧。&
&&&&感觉和意念的应用是一种深奥智慧的应用，这种智慧的应用包含了许多数学和物理学等学科应用的问题。那这种数学、和物理学等学科又如何称呼呢？笔者给定名为意念和感觉的数学、和物理学等学科。这种学科的理论就是意念和感觉的理论。
&&&&目前我们人类发展的学科理论主要是显意识、和明意识的学科理论。意念和感觉主要是心理、心灵和潜意识的认知，目前这种学科理论我们人类还未创立，这种理论和智慧又有多少难解的方程式和智慧密码与智慧元素呢？可连最简单的工具都不会应用的青蛙却能够自如地应用这些智慧。
&&&&青蛙不仅有这些独特的本领，它们还可以用感觉比较准确地预报天气的变化，还可以预报何时会下雨。青蛙特别喜欢下雨（在雨中可更好地觅食），有时雨的意境是什么？“雨心雨情多少（梦）意？生命无限唯所依。”还有老马识途、地震来临之前马不回巢。候鸟百里、千里、万里飞行时能靠磁场、磁力、磁能导航。海豚能靠感觉发现鱼群，为了爱能“对歌对舞影不离，韵悠情境爱难诉”等等，这些都是动物本能地应用意念和感觉的智慧所表现出惊人的能力，关于这方面的事例是举不胜举的。
&&&&在生物界不少动物为了生存，在不由自主地应用感觉和意念的智慧，这些意念和感觉智慧理论的本质，是目前我们科学界无法破解的，因为感觉和意念的智慧是一种高级而神秘的智慧。
&&&&如果我们人类能建立意念和感觉智慧体系和它的理论与应用体系，我们人类就可在不久的将来建立起意念和感觉智慧的社会。比如：意念和感觉的电脑，意念和感觉的网络世界，意念和感觉的汽车、火车、飞机，意念和感觉住宅、高速公路，意念和感觉的工业、农业生产加工等等的应用。因此只有建立和发展意念与感觉智慧的理论，我们人类才能走向智能和智慧化体系的社会，超级文明的地球社会就可早日实现。
&&&&笔者认为，到达到访地球的外星人，他们的意念和感觉智慧是相当超级的，不再停留在明意识的智慧体系的层面，由于意念和感觉的智慧体系是宇宙最高的智慧体系，因此超级的外星人在这方面的发展和应用已是地球人难以想象的。
&&&&正义超级智慧的外星人已发展到了意念和感觉智慧的时代，他们对意念和感觉的应用已向无限和永恒的方向发展。比如他们的宇航飞碟都是“智慧”的生命体（“智慧”飞碟的寿命可到几亿岁以上）。每个“智慧”飞碟都有知觉、感觉、思想、情感、意念和法力，是由金属构成的生命。在宇航时，它们能以自己的知觉、感觉、意念、法力和人类给的指令进行判断、控制飞行。飞碟的动力是宇宙粒子能、意念能、感觉能、和相对绝对能等系统能量，飞碟在飞行时能在自己周围和自身形成多维能量、多维时间、多维物质、、多维空间，和多维的场。这种多维能量，和多维时空场能气化在飞行时遇到的一些障碍物，或让飞碟安全避开所有障碍物，进行安全的宇宙航行。由于飞碟在飞行时能产生多维体系的时间、空间、物质、和能量等，进行了时空、能量、物质的变换。可让时间为零、空间为零、物质为零、质量为零等，又让能量无限增大，因此飞碟在宇宙航行时可以超光速很多倍，但超光速的能量产生和控制是与意念和感觉的智慧应用密切相关。由于我们地球人类对超光速的认识受到现有理论的限制，目前意念和感觉的学科理论智慧领域仍然不完善，破解超光速的科学理论体系还未建立，因此对超光速的问题之谜破解难有科学应用的共识。
&&&&因此要想破解超光速应用之谜，和应用超光速智慧，就一定要推出意念和感觉智慧的学科理念，一定要建立意念和感觉智慧体系的理论，一定要发展应用意念和感觉的智慧。我们地球人类若不破解超光速应用之谜，不应用超光速智慧，我们人类就是缩命的人类，是毫无希望的人类，这势必引起我们地球科学界和全体人类深思、深思、还是深思的问题。
&&&&而往往某一个科学理念的推出和它的应用都会带来场难以想象的变革！甚至是无限的美丽！……
&&&&问我？问你？问他？问心？
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而在相对论中，运动速度和物体的其它性质，如质量甚至它所在参考系的时间流逝等，密切相关，速度低于（真空中）光速的物体如果要加速达到光速，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逝甚至会停止（如果超过光速则会出现“
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，那是因为它们本身质量为零）。但也因此使得
学家（以及普通大众）对于一些“看似”超光速超光速
的物理现象特别感兴趣。但是在介质中，物体的运动速度超过介质中的光速则是可能的。因为光速在介质中会下降。这种情况下会产生一些
的现象。假使物体带电，则会发出蓝色光为主的切连科夫辐射。有可能这个理论被突破，超光速的传播还是有可能的，如果真是这样，时间倒流这些理论就会被修改
日，物理学家在OPERA实验中发现了一种超光速的中微子，如果实验数据确凿无误，的相对论将会受到挑战。OPERA的此次实验由位于意大利中部山区的格兰萨索国家（LNGS）与位于瑞士日内瓦的欧洲核子研究组织(CERN)合作进行，实验结果基于对16,111次中微子测量事件的观察,&标示出了中微子的旅行速度以40322.58分之一超出光速,&为现实中宇宙速度的极限。考虑到这是一个潜在的影响深远的结果，在结论被驳斥或坚实建立之前，还需要更多独立而无关的测量。但是该实验最终错误，是测量人员的技术失误。于日世界公布实验错误。
简介/超光速[物理学名词]
2000年7月，由于
《自然》（Nature,）杂志发表了一篇关于“超光速”实验的论文，引起了人们对超光速到底是否存在的讨论。其实对在介质中使光脉冲的群速度超过真空。
中光速c，&科学家们早有研究，而Nature中报道的这个就是实现了这种想法。但是这并非是人们想象的那种所谓违反因果律（或者相对论）的超光速，为了说明这个问题，让我们看一看由华人科学家王力军所做的这个实验。脉冲是由不同频率、振幅、相位的光波组成的波，光脉冲的每个成分的速度称为相速度，波包峰的速度称为群速度。在真空中二者是相同的，但是在介质中如我们所知道的存在如下的群速度与介质。
折射率的关系：
vg&=&c&/&ng&，&ng&=&n&+&ω（dn/dω）
超光速飞行
显然在一定的情况下（如反常色散很强的介质）可以出现负的群，此时，光脉冲在介质中传播比真空中花的时间短，其差ΔT&=&(L/v)&-&(L/c）达到绝对值足够大时就可以观察到“超光速”现象，即“光脉冲峰值进入介质以前，在另一边已经有脉冲峰出射了”（由王力军原文译）。
那么这种超光速是不是违背因果律呢？我们仔细考查王的就会发现，出射光脉冲虽然是在入射脉冲峰值进入介质之前出现的，但在这之前入射脉冲的前沿早已进入介质了（如图），因此出射脉冲可以看作是由入射脉冲前沿与介质相互作用产生的。其实王的实验重要意义正在于实现了可观测的负群速度的这一现象，而不是像媒体炒作的那样发现了什么“超光速”，负的群速度在这里就不能理解为光的速度了，它也不是能量传输的速度。当然，这一本身就说明我们人类对光的认识又前进了一步。对这个实验的解释只凭折射率与群速度的关系这个公式是远远不够的，这其中包含了量子干涉的效应，涉及到对光的本质的认识，揭开蒙在“超光速实验”头上的面纱，仍然是科学家们奋斗的目标。
很多人在了解了这个实验后就会想到能否用这种“超光速”效应来传递信息，在王的中，“超光速”的脉冲不能携带有用的信息，因此也就无从谈起信息的超光速传递，同样能量的超光速传输也是不行的。
与超光速实验具有相同轰动效应的是另一种“超光速”现象
quantum&teleportation即量子超空间传输（或量子隐形传态），这个奇妙的现象因其与量子信息传递及量子计算机的实现有密切联系而引起人们的关注。所谓超空间，就是量子态的传输不是在我们通常的空间进行，因此就不会受光速极限的制约，瞬时地使量子态从甲地传输到乙地（实际上是甲地粒子的量子态信息被提取瞬时地在乙地粒子上再现），这种量子信息的传递是不需要时间的，是真正意义的超光速（也可理解为超距作用）。在量子超空间传输的过程中，遵循量子不可克隆定律，通过量子纠缠态使甲乙粒子发生关联，量子态的确定通过量子测量来进行，因此当甲粒子的量子态被探测后甲乙两粒子瞬时塌缩到各自的本征态，这时乙粒子的态就包含了甲粒子的信息。这种信息的传递是“超速”的。
但是，如果一位观测者想要马上知道传送的信息是什么，这是不可能的，因为此时粒子乙仍处于量子叠加态，对它的测量不能得到完全的信息，我们必须知道对甲粒子采取了什么测量，所以不得不通过现实的信息传送方式（如电话，网络等）告诉乙地的测量者甲粒子此时的状态。最终，我们获得信息的速度还是不能超过光速！量子超空间传输的实验已在1997年实现了（见Nature,390,575.1997）。2011年7月已经证实中微子超光速7公里（最后证实该实验数据错误）。
以上两个超光速的方案还只处于理论探讨和阶段，离实用还有很远的距离，而且这两个问题都涉及到物理学的本质，实验现象及其解释都在争论之中。切伦科夫效应
中的光速比真空中的光速小。粒子在媒质中的传播速度可能超过媒质中的光速。在这种情况下会发生辐射，称为切仑科夫效应。这不是真正意义上的超光速，真正意义上的超光速是指超过真空中的光速。第三观察者如果A相对于C以0.6c的速度向东运动，B相对于C以0.6c的速度向西运动。对于C来说，A和B之间的距离以1.2c的速度增大。这种“速度”--两个运动物体之间相对于第三观察者的速度--可以超过光速。但是两个物体相对于彼此的运动速度并没有超过
速。在这个例子中，在A的坐标系中B的速度是0.88c。在B的坐标系中A的速度也是0.88c。影子和光斑在灯下晃动你的手，你会发现影子的速度比手的速度要快。影子与手晃动的速度之比等于它们到
的距离之比。如果你朝
晃动手电筒，你很容易就能让落在月球上的光斑的移动速度超过光速。遗憾的是，不能以这种方式超光速地传递信息。
影子和与手晃动的速度之比确实等于它们到灯的距离之比，但
的最快速度不会超过光速.光斑也是如此.假设有一个仰角为60度的斜坡，一个物体以0.6C的速度水平运动，那么理论上在斜坡上的投影的速度是1.2C，实际上影子最大速度为C.现象表现为影子不会出现在该物体垂直投射的方位，而是会滞后.刚体敲一根棍子的一头，振动会不会立刻传到另一头？这岂不是提供了一种超光速通讯方式？很遗憾，理想的刚体是不存在的，振动在棍子中的传播是以声速进行的，而声速归根结底是
磁作用的结果，因此不可能超过光速。（一个有趣的问题是，竖直地拎着一根棍子的上端，突然松手，是棍子的上端先开始下落还是棍子的下端先开始下落？答案是上端。）相速度
在媒质中的相速度在某些频段可以超过真空中的光速。相
是指连续的（假定信号已传播了足够长的时间，达到了稳定状态）的正弦波在媒质中传播一段距离后的相位滞后所对应的“传播速度”。很显然，单纯的正弦波是无法传递
的。要传递信息，需要把变化较慢的波包调制在正
波上，这种波包的传播速度叫做群速度，群速度是小于光速的。（译者注：索末菲和布里渊关于脉冲在媒质中的传播的研究
了有起始时间的信号在某时刻之前为零的信号]在媒质中的传播速度不可能超过光速。）超光速星系朝我们运动的星系的视速度有可能超过光速。这是一种假象，因为没有修正从星系到我们的时间的减少。
举一个例子：假如我们测量一个离我们10光年的系，它的运动速度为2/3&c。
现在测量，测出的距离却是30光年，因为它当时发出的光到时，星系恰到达10光年处
3年后，星系到了8光处，那末视距离为8光年的3倍，即24光年。
结果，3年中，视距离减小了6光年……相对论火箭
上的人看到火箭以0.8c的速度远离，
上的时钟相对于地球上的人变慢，是地球时钟的0.6倍。如果用火箭移动的距离除以火箭上的时间，将得到一个“速度”是4/3&c。（这里有问题，首先，以火箭做为参考系，火箭的速度是0，这时候只能计算地球远离火箭的速度，火箭参考系的时间是地球的0.6倍，距离也是地球的0.6倍，地球远离火箭的速度=0.6*0.8c/0.6=0.8c）因此，火箭上的人是以“相当于”超光速的速度运动。对于火箭上的人来说，时间没有变慢，但是星系之间的距离缩小到原来的0.6倍，因此他们也感到是以相当于4/3&c的速度运动。这里问题在于这种用一个坐标系的距离除以另一个坐标系中的时间所得到的数不是真正的速度。万有引力传播万有引
传播的速度为无限大，实际上，万有引力的存在只是时空的弯曲的后果，并不是实际存在的一种力。
1935年Einstein，Podolski和Rosen发表了一个思想
试图表明量子力学的不完全性。他们认为在测量两个分离的处于entangled&state的粒子时有明显的超距作用。Ebhard证明了不可能利用这种效应传递任何信息，因此超
速通信不存在。但是关于EPR悖论仍有争议。
10．虚粒子
在量子场论中力是通过虚粒子来传递的。由于海森堡不确定性这些虚粒子可以以超光速传播，但是虚粒子只是数学符号，超光速旅行或通信仍不存在。量子隧道量子隧道是粒子逃出高于其自身能量的势垒的效应，在经典
中这种情况不可能发生。计算一下粒子穿过隧道的时间，会发现粒子的速度超过光速。
Ref:&T.&E.&Hartman,J.&Appl.&Phys.&33,)
一群物理学家做了利用量子隧道效应进行超光速通信的：他们声称以4.7c的速度穿过11.4cm宽的势垒传输了莫扎特的第40交响曲。当然，这引起了很大的争议。大多数物理学家认为，由于海森堡不确定性，不可能利用这种量子效应超光速地传递信息。如果这种效应是真的，就有可能在一个高速运动的坐标系中利用类似装置把信息传递到过去。
Ref:&W.&Heitmann&and&G.&Nimtz,Phys&Lett&A196,154&(1994);&A.&Enders&and&G.&Nimtz,Phys&Rev&E48,632&(1993)
Terence&Tao认为上述实验不具备说服力。信号以光速通过11.4cm的距离用不了0.4纳秒，但是通过简单的外插就可以预测长达1000纳秒的声信号。因此需要在更远距离上或者对高频随机信号作超光速通信的实验。卡西米效应当两块不带电荷的导体板距离非常接近时，它们之间会有非常微弱但仍可测量的力，这就是卡西米效应。卡西米效应是由真空能（vacuum&energy）引起的。Scharnhorst的计算表明，在两块
板之间横向运动的光子的速度必须略大于光速（对于一纳米的间隙，这个速度比光速大10-24）。在特定的
学条件下（比如在宇宙弦（cosmicstring）的附近[假如它们存在的话]），这种效应会显著得多。但进一步的理论研究表明不可能利用这种效应进行超光速通信。
Ref:&K.&Scharnhorst,Physics&Letters&B236,354&(1990)&S.&Ben-Menahem,Physics&Letters&B250,133&(1990)&Andrew&Gould&(Princeton,Inst.&Advanced&Study).&IASSNS-AST-90-25Barton&&&Scharnhorst,J&Phys&A26,)
宇宙膨胀/超光速[物理学名词]
定理说：距离为D的星系以HD的速度分离。H是与星系无关的常数，称为哈勃常数。距离足够远的星系可能以超过光速的速度彼此分离，但这是相对于第三观察者的分离速度。月亮以超光速旋转
在地平线上的时候，假定我们以每秒半周的速度转圈儿，因为月亮离我们385,000公里，月亮相对于我们的旋转速度是每秒121万公里，大约是光速的四倍多！这听起来相当荒谬，因为实际上是我们自己在旋转，却说是
绕这我们转。但是根据广义相对论，包括旋转坐标系在内的任何坐标系都是可用的，这难道不是月亮以超光速在运动吗？
问题在于，在广义相对论中，不同地点的速度是不可以直接比较的。月亮的速度只能与其局部惯性系中的其他物体相比较。实际上，速度的概念在广义相对论中没多大用处，定义什么是“超光速”在广义相对论中很困难。在广义相对论中，甚至“光速不变”都需要解释。自己在《相对论：狭义与广义理论》第76页说“光速不变”并不是始终正确的。当时间和距离没有绝对的定义的时候，如何确定速度并不是那么清楚的。
尽管如此，现代物理学认为广义相对论中光速仍然是不变的。当距离和时间单位通过联系起来的时候，光速不变作为一条不言自明的公理而得到定义。在前面所说的例子中，月亮的速度仍然小于光速，因为在任何时刻，它都位于从它当前位置发出的未来光锥之内。明确超光速的定义第一部份列举的各种似是而非的“超光速”例子表明了定义“超光速”的困难。象影子和光斑的“超光速”不是真正意义的超光速，那么，什么是真正意义上的超光速呢？
在相对论中“世界线”是一个重要概念，我们可以借助“世界线”来给“超速”下一个明确定义。
什么是“世界线”？我们知道，一切物体都是由粒子构成的，如果我们能够描述粒子在任何时刻的位置，我们就描述了物体的全部“历史”。想象一个由空间的三维加上时间的一维共同构成的四维空间。由于一个粒子在任何时刻只能处于一个特定的位置，它的全部“历史”在这个四维空间中是一条连续的曲线，这就是“世界线”。一个物体的世界线是构成它的所有粒子的世界线的集合。
不光粒子的历史可以构成世界线，一些人为定义的“东西”的历史也可以构成世界线，比如说影子和光斑。影子可以用其边界上的点来定义。这些点并不是真正的粒子，但它们的位置可以移动，因此它们的“历史”也构成世界线。
四维中的一个点表示的是一个“事件”，即三个空间坐标加上一个时间坐标。任何两个“事件”之间可以定义时空距离，它是两个事件之间的空间距离的平方减去其时间间隔与光速的乘积的平方再开根号。狭义相对论证明了这种时空距离与坐标系无关，因此是有物理意义的。
时空距离可分三类：类时距离：空间间隔小于时间间隔与光速的乘积类光距离；类光距离：空间间隔等于时间间隔与光速的乘积；类空距离：空间间隔大于时间间隔与光速的乘积
下面我们需要引入“局部”的概念。一条光滑曲线，“局部”地看，非常类似一条直线。类似的，四维时空在局部是平直的，世界线在局部是类似直线的，也就是说，可以用匀速运动来描述，这个速度就是粒子的瞬时速度。
光子的世界线上，局部地看，相邻事件之间的距离都是类光的。在这个意义上，我们可以把光子的世界线说成是类光的。
任何以低于光速的速度运动的粒子的世界线，局部的看，相邻事件之间的都是类时的。在这个意义上，我们可以把这种世界线说成是类时的。
而以超光速运动的粒子或人为定义的“点”，它的线是类空的。这里说世界线是类空的，是指局部地看，相邻事件的时空距离是类空的。
因为有可能存在弯曲的时空，有可能存在这样的世界线：局部地看，事件的距离都是类时的，粒子并没有超光速运动；但是存在相距很远的两个事件，其时空距离是类空的。这种情况算不算超光速呢？
这个问题的意义在于说明既可以定义局部的“超光速”，也可以定义全局的“超光速”。即使局部的超光速不可能，也不排除全局超光速的可能性。全局超光速也是值得讨论的。
总而言之，“超光速”可以通过类空的世界线来定义，这种定义的好处是排除了两个物体之间相对于第三观察者以“超光速”运动的情况。
下面来考虑一下什么是我们想超光速传送的“东西”，主要目的是排除“影子”和“光斑”之类没用的东西。粒子、能量、电荷、自旋、信息是我们想传送的。有一个问题是：我们怎么知道传送的东西还是原来的东西？这个问题比较好办，对于一个，我们观察它的世界线，如果世界线是连续的，而且没有其他粒子从这个粒子分离出来，我们就大体可以认为这个粒子还是原来那个粒子。
显然，传送整个物体从技术上来讲要比传送信息困难得多。现在我们已经可以毫无困难地以光速传递信息。从本质上讲，我们只是做到了把信息放到光子的时间序列上去和从光子的时间序列中重新得到人可读的信息，而光子的速度自然就是光速。
类似地，假如快子（tachyons，理论上预言的超光速粒子）真的存在的话，我们只需要发现一种能够控制其产生和发射方向的技术，就可以实现超光速通信。
极其可能的是，传送不同的粒子所需要的代价是极其不同的，更经济的办法是采用复制技术。假如我们能够得到关于一个物体的全部信息，并且我们掌握了从这些信息复制原物体的技术，那么超光速通信与超光速旅行是等价的。
科幻小说早就有这个想法了，称之为远距离(teleport）。简单的说，就是象传真一样把人在那边复制一份，然后把这边的原件销毁，就相当于把人传过去了。当然问题是象人这种有意识的复杂物体能否复制。无限大的能量E&=&mc^2/sqrt(1&-&v^2/c^2)
上述公式是静止质量为m的粒子以速度v运动时所具有的能量。
很显然，速度越高能量越大。因此要使粒子加速必须要对它做功，做的功等于粒子能量的增加。
注意当v趋近于c时，能量趋于无穷大，因此以通常加速的方式使粒子达到光速是不可能的，更不用说超光速了。
但是这并没有排除以其他方式使粒子超
的可能性。
粒子可以衰变成其他粒子，包括以光速
的光子（光子的静止质量为零，因此虽以光速运动，其能量也可以是有限值，上述公式对光子无效）。衰变过程的细节无法用经典物理学来描述，因此我们无法否定通过衰变产生超光速粒子的可能性（?）。
另一种可能性是速度始终高于光速的粒子。既然有始终以光速运动的光子，有始终以低于光速的速度运动的粒子，为什么不会有始终以高于光速的速度运动的粒子呢？
问题是，如果在上述公式中v&c，要么能量是虚数，要么质量是虚数。假如存在这样的粒子，虚数的能量与质量有没有物理意义呢？应该如何解释它们的意义？能否推出可观测的预言？
只要找到这种粒子存在的证据，找到检测这种粒子的方法，找到使这种粒子的运动发生偏转的方法，就能实现超光速通信。量子场论到目前为止，除引力外的所有物理现象都符合粒子物理的标准模型。标准模型是一个相对论量子场论，它可以描述包括
相互作用、弱相互作用、强相互作用在内的三种基本相互作用以及所有已观测到的粒子。根据这个理论，任何对应于两个在有类空距离的事件处所作
观测的算子是对易的（any&pair&ofoperators&corresponding&to&physical&observables&at&space-time&events&which&are&separated&by&a&space&like&interval&commute）。原则上讲，这意味着任何作用不可能以超过光速的速度传播。
但是，没有人能证明标准模型是自洽的（self-consistent）。很有可能它实际上确实不是自洽的。无论如何，它不能保证将来不会发现它无法描述的粒子或相互作用。也没有人把它推广到包括广义相对论和引力。很多
量子引力的人怀疑关于因果性和局域性的如此简单的表述能否作这样的推广。总而言之，在将来更完善的理论中，无法保证光速仍然是速度的上限。祖父悖论（因果性）反对超光速的最好证据恐怕莫过于
悖论了。根据狭义相对论，在一个参考系中超光速运动的粒子在另一坐标系中有可能回到过去。因此超光速旅行和超光速通信也意味着回到过去或者向过去传送信息。如果时间旅行是可能的，你就可以回到过去杀死你自己的
。这是对超光速强有力的反驳。但是它不能排除这种可能性，即我们可能作有限的超光速旅行但不能回到过去。另一种可能是当我们作超光速旅行时，因果性以某种一致的方式遭到破坏。
总而言之，时间旅行和超光速旅行不完全相同但有联系。如果我们能回到过去，我们大体上也能实现超光速旅行。快子（tachyon)快子是理论上预言的粒子。它具有超过光速的局部速度（瞬时速度）。它的质量是虚数，但能量和动量是实数。　有人认为这种粒子无法检测（译注：那这种预言有什么意义：-）），但实际未必如此。影子和光斑的例子就说明超过光速的东西也是可以观测到的。
目前尚无快子存在的实验证据，绝大多数人怀疑它们的存在。有
声称在测Tritium贝塔衰变放出的中微子质量的
中有证据表明这些中微子是快子。这很让人怀疑，但不能完全排除这种可能。
快子理论的问题，一是违反因果性，二是快子的存在使真空不稳定。后者可以在理论上避免，但那样就无法实现我们想要得超光速通信了。
实际上，大多数物理学家认为快子是场论的病态行为的表现，而公众对于快子的兴趣多是因为它们在科幻作品中出现得次数很多。虫洞关于全局超光速旅行的一个著名建议是利用
洞。虫洞是弯曲时空中连接两个地点的捷径，从A地穿过虫洞到达B地所需要的时间比光线从A地沿正常路径传播到B地所需要的时间还要短。虫洞是经典广义相对论的推论，但创造一个虫洞需要改变时空的拓扑结构。这在量子引力论中是可能的。
洞需要负能量区域，Misner和Thorn建议在大尺度上利用Casimir效应产生负能量区域。Visser建议使用宇宙弦。这些建议都近乎不切实际的瞎想。具有负能量的怪异物质可能根本就无法以他们所要求的形式存在。
Thorn发现如果能创造出虫洞，就能利用它在时空中构造闭合的类时世界线，从而实现时间
。有人认为对量子力学的多重性（multiverse）解释可以用来消除因果性悖论，即，如果你回到过去，历史就会以与原来不同的方式发生。
Hawking认为虫洞是不稳定的，因而是无用的。但虫洞对于思想实验仍是一个富有成果的区域，可以用来澄清在已知的和建议的物理定律之下，什么是可能的，什么是不可能的。
Refs:&W.&G.&Morris&and&K.&S.&Thorne,American&Journal&of&Physics&56,395-412&(1988)&W.&G.&Morris,K.&S.&Thorne,and&U.&Yurtsever,Phys.&Rev.&Letters&61,88)&Matt&Visser,Physical&Review&D39,89)&see&also&"Black&Holes&and&Time&Warps"&Kip&Thorn,Norton&&&co.&(1994)&For&an&explanation&of&the&multiverse&see,"The&Fabric&of&Reality"&David&Deutsch,Penguin&Press.
21．曲相推进（warp&drive）　　曲相推进是指以特定的方式让时空弯曲，从而使物体超光速运动。Miguel&Alcubierre因为提出了一种能实现曲相推进的时空几何结构而知名。时空的弯曲使得物体能以超光速旅行而同时保持在一条类时世界线上。跟虫洞一样，曲相推进也需要具有负能量密度的怪异物质。即使这种物质存在，也不清楚具体应如何布置这些物质来实现曲相推进。
超光速理论/超光速[物理学名词]
物理科普书籍《变化》第二十八章：如果光速超过30万千米每秒，爱氏理论还成立吗？
超光速意味着什么？意味着爱氏理论错误吗？各位这是个很重要的问题。我们一直认为光速上限理论是正确的。但你应该可以更细致的去思考一下光速问题。
对于回答标题的提问之前，我们应该对爱氏理论的基础有个回顾。狭义相对论建立在狭义相对性原理和光速不变原理之上。
广义相对论建立在等效原理和广义相对性原理之上。也就是说广义相对论还必须建立在狭义相对论之上。前者被证明是错误的话，后者一定就是错误的。爱因斯坦
那么很重要的一个词就是：光速不变原理！
光速不变原理是这样定义的：真空中的光速对任何观察者来说都是相同的。
大家注意看，光速不变原理重在指“光速不变”四字。至于光速是多少，其实没有强调！
只是我们现在的观测数据是，在真空中光速是：299,792,458&米/秒。而且我们强调真空中的光速是目前所发现的自然界物体运动的最大速度。
大家来看看近代测量真空中光速实验的简表：
年代 主持人 方式 光速（km/s） 不确定度（km/s）
1907 Rosa、Dorsey Esu/emu*
1928 Karolus&等 克尔盒
1947 Essen&等 谐振腔
1949 Aslakson 雷达
1951 Bergstand 光电测距仪
1954 Froome 微波干涉仪
1964 Rank&等 带光谱
1972 Bay&等 稳频氦氖雷射器
　　 平差 0 0.0012
1974 Blaney 稳频CO2雷射器 0 0.0006
1976 Woods&等
　　 8 0.0002
1980 Baird&等 稳频氦氖雷射器 1 0.0019
1983 国际协议 （规定）
（精确值）
大家看到了每一次测量都是进步，从一开始的伽利略测量光速，拉开测量光速的序幕，光速就是被不断认识的。后来在1983年真空的测的数字，就是现在的规定值。而且大家肯定知道，光速在不同介质中速度是不同的。
近似值如下：
在水中的速度：2.25×10^8m/s
光在玻璃中的速度：2.0×10^8m/s
光在冰中的速度：2.30×10^8m/s
光在空气中的速度：3.0×10^8m/s
光在酒精中的速度：2.2×10^8m/s
这说明什么？这说明在不同的环境下测的光速是不同的。那么问题来了？没有比真空更好的环境让光速存在吗？？
我们都知道真空，真空是不可能完全的空。已经被很多实验所验证。就是我们常说的真空不空。而且我也相信宇宙中任何真空，都不是纯粹空的。可是真空的环境条件能有变化，那么在这个时候光速会有变化吗？&也就是说真空环境条件的改进，会带来光速的测量变化吗？
比如在未来人类能达到更紧密的真空条件下，光速达到299,792,458.0001米/秒。
那么这时候爱氏的理论成立吗？&答案是成立的！因为什么？因为这是实验条件改善所带来的进步。哪怕速度增加0.1米，爱氏理论也是成立的！
但是光速必须是不变的。那超距作用下爱氏理论成立吗？肯定不成立，牛顿时空就是超距的。那么超光速下，爱氏理论成立吗？肯定是不成立的。
但要理解光速是多少？我们现在测的光速就是百分百没有问题的吗？绝对不会有变化吗？比如在宇宙其他特定环境下测的也是这样?如果百分百没有问题，那么超光速下爱氏理论必然崩塌。
所以不要一看到那个新闻说光速被超越了，爱氏理论错误的。这样有点人云亦云了。要记住爱氏理论光速的两个点：1、光速是速度的上限，超距作用是不存在的。2、光速是不变的。保持这两点不变，爱氏理论就是经得住考验的。
因为爱氏理论方程中的光速都是C。但C是多少是我们现在测量出来的。也就是我们自己要考验自己，至于量子纠缠中所说的超光速，在我看来是一种假象。我在《变化》第二十七章论：《量子纠缠超距作用描述是假象》有论述。感兴趣的朋友可以去看看。
所以在听到“超光速”语境下爱氏理论还成立吗？我们一定要谨慎。如果因为测量环境，测量仪器原因的更新，那么爱氏理论一定成立。毕竟光速的测量史告诉我们，光速的测量会受到时空中其他介质的影响。真空也是一种时空状态，我们并没有对真空完全了解。
摘自独立学者，诗人，作家，国学起名师灵遁者物理宇宙科普书籍《变化》第二十八章。
相关实验/超光速[物理学名词]
突破光速、超越时空是不少科幻小说的主题，但
的相对论断言光速是任何物质在真空中的最快速度，小说家的幻想没有依据。一些欧洲科学家在实验中发现，中微子速度超过光速。如果实验结果经检验得以确认，爱因斯坦提出的经典理论相对论将受到挑战。科学界认为这项发现是在爱因斯坦的理论上“炸开一个大洞”。
快60纳秒格兰萨索国家实验室“奥佩拉”项目研究人员使用一套装置，接收730公里外欧洲核子研究中心发射的中微子束，发现中微子比光子提前60纳秒（1纳秒等于10亿分之一秒）到达，即每秒钟多“跑”6公里。“我们感到震惊。”瑞士伯尔尼大学学家、“奥佩拉”项目发言人安东尼奥·伊拉蒂塔托说。
英国《自然》杂志网站22日报道这一发现。研究人员定于23日向欧洲核子研究中心提交报告。
“奥佩拉”项目发言人伊拉蒂塔托说，项目组充分相信实验结果，继而公开发表结果。“我们对实验结果非常有信心。我们一遍又一遍检查测量中所有可能出错的地方，却什么也没有发现。我们想请同行们独立核查。”
这一项目使用一套复杂的电子和照相装置，位于格兰萨索国家实验室地下1400米深处。
这不是爱因斯坦的光速理论首次遭遇挑战。2007年，美国费米国家实验室研究人员取得类似实验结果，但对实验的精确性存疑。
可能撼动现代物理学基石
这一最新发现可能撼动现代物理学的基石。法国物理学家皮埃尔·比内特吕告诉法国媒体，这是“革命性”发现，一旦获得证实，“广义相对论和狭义相对论都将打上问号”。核子研究中心物理学家埃利斯对这一结果仍心存疑虑。科学家先前研究1987a超新星发出的中微子脉冲。如果最新观测结果适用于所有中微子，这颗超新星发出的中微子应比它发出的光提前数年到达地球。然而，观测显示，这些中微子仅早到数小时。“这难以符合‘奥佩拉’项目观测结果。”埃利斯说。
美国费米实验室中微子项目专家阿尔方斯·韦伯认为，“奥佩拉”可能存在测量误差。就韦伯而言，即使实验结果获得确认，相对论“仍是优秀理论”，只不过“需要做一些扩充或修正”。　意大利研究人员在实验中发现中微子超光速
问：“超光速”如何被发现？
答：“奥佩拉”项目研究人员接收730公里外欧洲核子研究中心发射的中微子束，发现中微子比光子提前60纳秒（1纳秒等于十亿分之一秒）到达，即每秒钟多“跑”6公里。过去两年，他们观测到超过1.6万次“超光速”现象。
问：这项实验是否意味着相对论不再成立了？
答：许多专家认为，即使实验结果获得确认，相对论“仍是优秀理论”，但“需要做一些扩充或修正”。但也有专家认为，如果真的证实这种超光速现象，其意义十分重大，整个物理学理论体系或许会因此重建。一种超光速的流体解释已经被数学物理学家提出,&按照流体力学对电磁场论的补充推导，只要把超光速部分的方程变一个符号，&存在超光速不会进入一个虚数空间。而是实实在在可以存在的双曲型物理系统。
中微子运行速度并未超过光速
3月16日,欧洲核子研究中心16日公布最新测量结果显示，去年9月“中微子振荡实验”中，中微子运行速度并未超过光速，原测量结果存在误差。核子研究中心研究项目负责人塞尔吉奥·贝尔托卢奇通过公报向媒体证实，有证据显示，相关实验结果受到了测量误差干扰。贝尔托卢奇表示，欧洲核子研究中心将继续与意大利格兰萨索国家实验室合作，在今年5月进行新一轮“中微子振荡实验”，以期给出准确答案。名词解释
中微子是一种极为神秘的物质，在科学界有“鬼粒子”之称。虽然中微子在宇宙广泛出现，但是极难探测得到，科学家对它所知不多，1934年才确定它的存在，直至最近才确认中微子有质量。中微子从星体核聚变中产生，太阳便是其中一个产生地点。中微子是一种基本粒子，不带电，质量极小，几乎不与其他物质作用，在自然界广泛存在。太阳内部核反应产生大量中微子，每秒钟通过我们眼睛的中微子数以十亿计。
相对论，的经典理论，是现代物理学基础理论之一，认为任何物质在真空中的速度无法超过光速。除非粒子不携带信息。
不变论/超光速[物理学名词]
原理真空中的光速对任何观察者来说都是相同的。
速不变原理，在狭义相对论中，指的是无论在何种惯性系（惯性参照系）中观察，光在真空中的传播速度都是一个常数，不随光源和观察者所在参考系的相对运动而改变。这个数值是299,792,458&米/秒。事实证明光速不变的四项事实。
(1)&恒星光行差。
(2)&恒星都是一个一个的小圆点。
(3)&恒星都静止。
(4)&太阳光迈克尔逊·莫雷实验。证明方法超光速任意恒星光行差都长期保持不变，
：光行差不随时间变化，所以光速也不随时间变化。所有恒星的光行差都为20.5″角距，证明：所有恒星的光速都相同。
《系统分析恒星光行差》中已经详细论证了“光速不变”，所以不再重复。
恒星都是一个一个的小圆点，证明：任意一个恒星的所有的光线的光速都相同，即没有不同光速的光线。
因为没有任何光速‘变化’的现象，所以只有采用‘反证法’。
设：某恒星发来两种光速的光线；光速为c的光线，用c表示；光速为C的光线，用C表示；光速c&C
因为c和C都是连续的，所以观测者能够同时接收到c和C；但观测者同时接收到的c和C,必然不是同时从恒星发出的。
因此设：c发出的时刻为零；C发出的时刻为t；恒星零时刻的位置为A；t时刻的位置为B；因恒星周日视运动角速度ω=15.0411″/秒，所以A、B之间的角距φ=ωt
再设：φ=10′（太阳直径的1/3)；恒星距离L=30光年。
则：t=φ/ω=10×60÷15.0411≈40（秒）
c传播的时间T1=L/c=30（年）≈86080000（秒）
C传播的时间T2=L/C
据题意知：T2=T1+t=L/c+t==（秒）
所以：C=L/T2=c/≈0.c≈（公里/秒）
即：如果φ=10′，则c——C=300000——=0.013（公里/秒）=13（米/秒）
也就是说：如果两条光线的光速差为13米/秒，则这颗距离为30光年的恒星，就同时在角距为10′的A和B两个位置上。
光速连续比间断变化的可能性大得多，如果恒星光速是在C和c的范围内连续变化的，则看起来，该恒星应该是：长度为10′角距的线段。
因为从未看到过：恒星具有多个位置和任何拉长的现象，所以结论正确。
恒星都静止，证明：所有恒星的光速都不随时间变化，都始终恒为常数c不变。这是因为如果光速不断变化，则看起来恒星必然是运动的。证明方法与上述类似，不再重复。
太阳光迈克尔逊·莫雷实验证明：太阳光的光速不变。
迈克尔逊·莫雷实验的依据是：光速=波长×频率
光波长和频率都是根据光干涉条纹确定的。根据‘杨氏双缝干涉实验’干涉条纹之间的间距，能够独立推算出‘光波长’，自然可确定‘光频率’。
这样推算确定的光波长和频率的乘积为常数，即不同颜色光的波长和频率的乘积相等；而且乘积数值等于检测的‘光速值’；从而充分证明：‘光速=波长×频率’成立。
迈克尔逊和莫雷通过长期多次分别检测，来自不同方向的阳光的光速，充分证明：阳光的光速不变。论动体的电动力学片段&“下面的考虑是以相对性原理和光速不变原理为依据的，这两条原理我们定义如下：
1.&物理体系的状态据以变化的定律，同描述这些状态变化时所参照的坐标系究竟是两个在互相匀速平行移动着的坐标系中的哪一个并无关系。
2.&任何光线在‘静止的’坐标系中都是以确定的速度V运动着，不管这道光线是由静止的还是运动的物体发射出来的。”
“对于大于光速的，我们的讨论就变得毫无疑义了；在以后的讨论中，我们会发现，光速在我们的理论中扮演着无限大速度的角色。”
“由此，当υ=V时，W就变成无限大。正像我们以前的结果一样，超光速的速度没有存在的可能。”
其他/超光速[物理学名词]
学家尼克·赫尔伯特（Nick&Herbert）利用
子力学的特殊性质设计了一个超光速通讯系统。对它纠错的过程推进了我们对量子世界的全新理解。
赫尔伯特的系统叫做FLASH（闪电），是“first&laser-amplified&superluminal&hookup”（第一台激光放大超光速传输器）的首字母缩写，它使用了一个向相反方向成对释放光子的光子源。这个计划利用了光子的偏振特性，即沿着它们所处的电场方向振动。当它们所处的电场沿水平方向（H）或是垂直方向（V）振动时，光子可能发生平面偏振；如果电场沿右螺旋（R）或左螺旋（L）方向
，光子则可能发生圆偏振。
物理学家很早就知道，这两种偏振方式（平面或者圆）之间是相关的。平面偏振光可以用来产生圆偏振光，反之亦然。例如，一束水平偏振光由等量的右旋偏振光和左旋偏振光（L）以特殊的方式组成，同理一束右旋偏振光可以被分解为等量的水平偏振光和垂直偏振光。这对于单个的光子也成立：例如，一个右旋偏振的光子的状态可以被分解为水平偏振和垂直偏振的特殊复合。如果对一个右旋状态的光子测量偏振而不是圆偏振，则发现水平偏振状态或垂直偏振状态的概率是相等的，这就是单粒子版本的薛定谔的猫。
在赫尔伯特的假想实验中，一名学家爱丽丝（想象出来的“观测者A”）可以选择测量在她面前经过的光子的平面偏振或圆偏振特性。如果她选择测量平面偏振，她将有相等的概率观测到水平或垂直偏振。如果她选择测量圆偏振，她就有相等的概率得到右旋或左旋偏振。
另外，爱丽丝知道光子源的性质决定了对于她测量的每个光子，有另一个与之纠缠的光子正奔向她的同伴鲍勃。量子纠缠意味着两个光子表现得就像一枚硬币的两面：如果一个被测出处于右旋偏振状态，另一个则必然是左旋偏振；或者如果一个被测出处于水平偏振状态，另一个一定是垂直偏振。根据贝尔定理，光子源使得爱丽丝对偏振性质（平面或圆）测量的选择将立即影响到另一颗光子，也就是向鲍勃的方向移动的光子。如果她选择测量平面偏振并碰巧观测结果为水平偏振状态，那么飞向鲍勃的与之纠缠的光子将立即进入垂直偏振状态。如果她选择了测量圆偏振并且结果为右旋偏振，那么纠缠的光子会立即进入左旋偏振状态。
现在是赫尔伯特大显身手的时候了。第二颗光子在到达鲍勃的探测器前，先进入一个激光增益管。那时激光的使用已经有二十年了，激光器产生的激光和输入信号具有一致的偏振特性，就像里的老生常谈一样。也就是说，激光器会产生一束性质和发现的任何状态互补的的光子。那么鲍勃就可以分离这束激光，把一半输往一个测量平面极化性质的探测器，另一半输往一个测量圆极化性质的探测器。
如果爱丽丝选择了测量圆偏振并正好发现了左旋偏振，那么飞向鲍勃的光子将在进入激光增益管前立即进入右旋偏振状态。激光器将向鲍勃发射一束右旋偏振光子，他接下来要把一半发往平面偏振探测器，另一半发往圆偏振探测器。赫尔伯特推断，在这种情况下，鲍勃会发现一半光子处于右旋偏振状态，没有一个是左旋的，水平偏振和垂直偏振的各占四分之一。一瞬间，鲍勃就可以知道爱丽丝选择了测量圆偏振。爱丽丝的选择——平面或圆偏振——可以起到像莫尔斯电码的点和划一样的作用。只要通过改变对偏振类型测量的选择，她就能向鲍勃发送信号。鲍勃可以用比在他们间传递的光更快的速度破解爱丽丝发送的每一段密码。
就像GianCarlo&Ghiradi，Tullio&Weber，WojciechZurek，Bill&Wootters和Dennis&Dieks分别指出的那样，赫尔伯特的装置实际上并不能实现超光速通信。例如，一颗右旋偏振的光子是以等量的水平偏振和垂直偏振状态复合存在的。每一种隐藏的状态都会被激光器放大，因此输出信号将是两个状态的叠加：一半里所有的光子都是水平偏振，另一半中所有的光子都是垂直偏振，每种状态出现的概率都是50%。鲍勃不可能同时发现半是水平偏振半是垂直偏振的状态，就像物理学家永远不可能在打开盒子的时候发现薛定谔的猫半死半活。因此，鲍勃只会收到一个信号，不管爱丽丝那边做出什么选择。在每一个时刻，鲍勃的探测器会显示水平和右旋，垂直和左旋或者水平和右旋，等等，都是随机的组合。他永远不会得到水平、垂直和右旋的组合，因此他无法得知爱丽丝想给他传递什么信息。毕竟量子纠缠和相关性是可以同时存在的。
这个发现随即被称为“量子不可克隆定理”：一个随机或者未知的量子状态不可能在初始状态不受干扰的下被复制。这是作为量子理论基石的一个强有力的命题，在尼克·赫尔伯特和他的天才反对者开始猫捉老鼠的游戏前，没有人意识到这个量子理论的基本特性。量子力学给所有人的能力设置了界限，包括可能的窃听者，使他们无法捕捉并复制单独的量子粒子，这个事实立即成为了量子加密术的理论基础，在今天它已成为欣欣向荣的量子信息科学领域的核心。
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