电磁波的传播速度（声波与电磁波的传播速度）

我们生活的宇宙中，有一些必须遵守的物理法则。爱因斯坦的相对论，规定了一个全新的法则——存在质量的物体，都无法到达光速。

然而宇宙的尺度过于浩瀚，即使人类可以到达光速，想到横穿银河系也需要10万年时间，因此人类想要真正探测宇宙，必须规避掉爱因斯坦的光速限制，找到超越光速进行太空旅行的方式。虫洞理论和翘曲驱动器，都是超越光速的一种方式，主要方法是通过改变空间，让目的地之间的距离缩短，类似“抄近路”。

而在实验室中，科学家也让粒子的速度超越了光速，并且发现了契伦科夫辐射现象。

100光具有波粒二象性，光是电磁波，光的行为也像一个粒子，由于光的波粒二象性，光在真空中的传递速度最快，因为没有任何可以阻挡光的限制因素存在，但是当光穿过介质时，无论是穿过磁场还是物体，都会对光的速度产生阻力。

就像我们最熟悉的棱镜实验，白光在真空环境下，各种波长的光都以相同的速度前进，但是当白光进入穿过棱镜，棱镜就会根据波长的不同，对各种光进行不同程度的折射，进而出现各种颜色的光。波长较长的光（红光）频率较低，波长较短的光（蓝光）频率较高，光速也就是频率乘以波长。

然而在棱镜实验中，科学家注意到，红光的传播速度明显比蓝光更慢，蓝光在介质中具有更多能量。

介质可以让光出现减速作用，这让科学家找到了超越光速的方法。

宇宙中的大多数粒子都带有质量，按照相对论，这些粒子都无法到达光速，而宇宙中的无质量粒子，光速就是其本身的特征。为了证实相对论，科学家在粒子加速器中对单个粒子进行了加速，对粒子施加巨大的能量，让这些粒子在真空环境中快速运动。

然而无论科学家为粒子施加多少能量，粒子的速度永远都只能到达光速的99.999%，继续施加能量，也只能让这个数据后面的“9”更多，永远无法到达100%光速，更准确的说——永远无法在真空环境下到达光速。

如果粒子不在真空环境中加速，而是通过介质和光速对比，那么粒子的速度可以超越光速吗？

当光穿过介质时，电磁场以及物体特性都会对光速产生影响，并且这些影响是立刻生效，光速会立刻改变传播速度，因此光的速度，很大程度取决于传播介质的特性。

但是粒子和光并不相同，当粒子穿越介质时，不会立刻发生动量变化，因为粒子本身的速度接近光速，携带有大量的能量，介质的影响力在短时间内可以忽略不计，就像我们拿着一块磁铁，很难对一辆飞速行驶的火车产生直接影响。想要改变粒子的运动状态，往往需要发生撞击等直接相互作用，才能产生明显改变。

光在进入介质的瞬间，就会发生减速，而粒子进入介质后，会以几乎相同的速度继续运动，在这个瞬间，粒子的速度可以超过光速，并且已经在实验室得到证实，并且粒子在介质中的速度超越光速时，会产生蓝色的荧光——契伦科夫辐射。

契伦科夫辐射最初被认为是巨大的能量激活了实验介质，进而产生的荧光反应，但科学家很快发现，这种蓝色的光并非荧光反应，而是一种全新的现象。

当粒子的移动速度非常快时，粒子往往会处于带电状态，粒子穿过介质时，直接和介质的粒子产生碰撞的可能性较低，但带电粒子会对介质的粒子产生影响——同极相斥、异极相吸。这些变化只在粒子穿过的时间里出现，当粒子穿过介质，这些粒子会重新回到基础状态，在这个过程中发生的跃迁现象，就是契伦科夫辐射产生的原因。

契伦科夫辐射是非常重要的物理现象。利用契伦科夫辐射，科学家可以制造一个巨大的介质，接收来自宇宙的高能粒子，从而检测在宇宙穿梭的各种粒子，并且判断粒子的能量和方向。为了避免介质本身的产生干扰，所有的介质都需要使用非常纯净的特殊液体，这些液体没有放射性，不会产生高能粒子，确保所有数据都在自宇宙粒子。

契伦科夫辐射证明了光速并非不可超越，该辐射是一种以短波为主的电磁辐射，在该现象发现之处，很多物理学家会直接用肉眼观察这种辐射，随着辐射安全培训的出现，这个过程已经被终止，物理学家可以利用科学仪器直接检测到契伦科夫辐射。

科学家在介质中超越光速，得到了契伦科夫辐射这一丰厚的回报，虽然该实验并非超越宇宙最快速度，但依旧是一次突出的科学成就。如果未来人类真的可以超越真空光速，那么人类科学将进入到全新的领域，那时候的人类，或许就可以掌握时间和空间，甚至到达更高维度的世界。

真空中的光速，是宇宙中已知的最快速度。超越光速的唯一方法，就是利用介质减慢光速，虽然是通过“作弊”的方式超越光速，但契伦科夫辐射的发现，让我们获得了更多关于宇宙粒子的信息，也证明了光速并非无法超越。

虫洞理论以及翘曲驱动器理论，虽然可以超越光速，但是两者目前都无法实现，虫洞理论需要巨大的引力折叠空间，创造出来的虫洞也很难维持稳定，是超越四维时空的理论产物，目前尚未发现人造或天然形成的虫洞；翘曲驱动器则是压缩空间，这需要巨大的“负能量”，而“负能量”也是理论产物。

或许虫洞和翘曲驱动器都可以在未来实现，但是迄今为止，契伦科夫辐射的出现，依旧是超越光速的唯一实践者。

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