澄清一下：没有什么可以打破光速

早在 2018 年，天文学家在检查哈勃太空望远镜图像中两颗相撞中子星的废墟时发现了一些奇怪的现象：一股明亮的高能离子流以七倍光速的速度从合并处向地球方向喷射而出。

这似乎不对，因此团队使用另一台射电望远镜的观测数据重新计算。在这些观测数据中，气流飞过的速度仅为光速的四倍。

这似乎还是不对。宇宙中没有任何东西能比光速更快。事实上，这只是一种错觉，本月早些时候发表在《自然》杂志上的一项研究解释说。

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太空中粒子的运动速度似乎比光速快的现象被称为超光速运动。这个短语符合这种幻觉：它的意思是“超过光速”，但实际上描述的是一种幻觉，即向你移动的物体看起来比它的实际速度快得多。太空中存在高能流，它们可以假装比光速移动得更快——如今，天文学家发现的数量越来越多。

“它们看起来像是在天空中移动，速度快得惊人，但实际上它们一边在向你移动，一边在天空中移动，”马里兰州太空望远镜科学研究所的天文学家杰伊·安德森 (Jay Anderson) 说，他曾与哈勃进行过广泛合作，并参与撰写了《自然》杂志上的那篇论文。

为了得到喷流的真实速度，安德森和他的同事比较了哈勃望远镜和射电望远镜的观测结果。最终，他们估计喷流以光速的 99.95% 左右的速度直冲地球。这非常接近光速，但不会比光速快太多。

事实上，据我们目前所知，地球上或地球外没有任何东西能比光速更快。这一点已通过一个世纪前由阿尔伯特·爱因斯坦在纸上写下的狭义相对论定律一次又一次地得到证明。光速约为每小时 6.7 亿英里，是宇宙速度的极限。不仅如此，狭义相对论还认为，无论谁或什么在观察光，光速都是恒定的。

但狭义相对论并不限制物体以超光速运动（宇宙射线和太阳耀斑粒子就是一些例子）。这就是超光速运动发挥作用的地方。当物体向你移动时，它的光和图像到达你所需的距离就会减小。在日常生活中，这并不是一个真正的因素：即使是看似速度很快的物体，比如在你头顶上空飞行的飞机，也不会以接近光速的速度移动。

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但当物体以每小时数亿英里的速度朝正确方向高速移动时，物体与观察者（无论是人还是相机镜头）之间的距离会迅速减小。这给人一种错觉，认为物体正在以比实际更快的速度接近。我们的眼睛和望远镜都无法分辨出这种差异，这意味着天文学家必须根据图像中收集的数据来计算物体的实际速度。

《自然》杂志发表的这篇新论文的研究人员并不是第一批研究超光速运动的人。事实上，他们比其他人晚了一个多世纪。1901 年，天文学家在扫描夜空时瞥见了英仙座方向的一颗新星。它是一颗白矮星的残余，它吞噬了附近一颗气态巨星的外壳，短暂地发出亮光，足以用肉眼看到。天文学家捕捉到了一个气泡以极快的速度从新星中膨胀出来。但由于当时还没有广义相对论，这一事件很快就被人们淡忘了。

到 20 世纪 70 年代和 80 年代，这种现象再次引起人们的关注。那时，天文学家在宇宙的遥远角落发现了各种奇怪的高能物体：类星体和活跃星系，它们都可以喷射物质射流。大多数时候，这些物体是由黑洞提供能量的，黑洞喷出高能射流，速度几乎达到光速。根据它们来自的黑洞的质量和强度，它们可以延伸数千、数十万甚至数百万光年才能到达地球。

大约在同一时间，研究无线电波的科学家开始看到足够多的仿飞车现象，并发出警报。他们甚至发现来自一个遥远星系的喷流似乎以近 10 倍光速的速度飞驰。这些观测结果引起了天文学家的极大警惕，尽管那时人们对其机制已经了如指掌。

在此后的几十年里，对超光速运动的观测不断增加。天文学家通过望远镜观察到越来越多的喷流，尤其是像哈勃或詹姆斯·韦伯太空望远镜这样漂浮在太空中的喷流。当光线不必穿过地球大气层时，它们捕捉到的图像分辨率会高得多。这有助于团队找到更多距离更远的喷流（例如来自古老遥远星系的喷流），并帮助他们更详细地观察更近的喷流。“哈勃图像中的物体比地面图像中的物体要清晰得多，”安德森说。

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以遥远的 M87 星系为例，其巨大的中心黑洞发射出一股速度明显为光速 4 至 6 倍的喷流。到 20 世纪 90 年代，哈勃望远镜实际上可以窥视能量流，并揭示出部分能量以不同的速度流动。“你实际上可以看到喷流中的特征在移动，你可以测量这些特征的位置，”安德森解释道。

天文学家有充分的理由对这种极速喷流感兴趣，尤其是现在。以《自然》杂志上发表的碰撞中子星为例，碰撞引发了伽马射线爆发，这是一种目前仍不太了解的高能爆炸。该事件还引发了一场引力波风暴，导致时空中产生涟漪，研究人员现在可以捕捉和观察这种涟漪。但除非他们发现物质在太空中飞行时存在一些奇怪的新物理现象，否则光速仍然是硬极限。