随着人类对宇宙探索脚步的加快，现阶段人类所使用的动力系统达不到探索宇宙的要求，因为宇宙星球之间的距离太过于遥远了，而对于超光速的研究，科学家们渐渐提上了日程。下面就一起去看看：超光速的定义是怎样的?美国超光速曲速引擎研究成功!

超光速

超光速源自于相对论中对于局域物体不可超过真空中光速C的推论限制。对于超光速的原理，人类尚未完全理解，不能完整的阐述超光速的基础理论结构。超光速会导致很多现象，比如脉冲星，其运行速度超过光速(非自转)，我们将观察为脉冲形式，从我们的参照系观察，脉冲星频率越高，其超越光速的速度越小，脉冲星频率越低其速度超越光速越大。而黑洞则是速度刚好等于光速的星体。

超光速的定义

超光速

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“超光速”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时空。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”在这个四维时空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。

四维时空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。

超光速定义

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，相邻事件之间的距离都是类时的。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”，它的世界线是类空的。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，相邻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，对于一个粒子，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。

超光速研究

显然，传送整个物体从技术上来讲要比传送信息困难得多。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，称之为远距离传真(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。当然问题是像人这种有意识的复杂物体能否复制。

超光速研究

很早之前人类就研究过关于超光速的问题，但是始终没有相关的研究能够让这种超光速飞行成为现实。最近，美国宇航局在对于超光速的研究中实现了让曲速引擎应用于航天领域，能够在数小时内实现38万公里的路程，从而可以在4小时内到达月球。

超光速曲速引擎

曲速引擎

美国宇航局测试的曲速引擎在一个封闭的空间内进行，科学家使用了电磁驱动器作为电力来源，试验装置不需要燃料就能运作。此前有研究人员透露该装置无法在宇宙空间中运行，不过这个疑点现在已经解决，美国宇航局测试的曲速引擎能够用于行星际航行。曲速引擎是一个革命性的动力装置，总有一天人类可以超光速行驶。目前测试的曲速引擎基于电磁驱动，推力来自电能的转化，不需要火箭燃料。根据经典物理学，曲速引擎违反了动量守恒定律，不过美国宇航局基于电磁驱动原理建立了曲速引擎的模型，推力来自封闭容器内的微波能量转化。

研究人员此前认为该装置无法在真空中工作，现在美国宇航局已经证明能够在宇宙空间中运行。该技术对现阶段的航天发现影响是巨大的，至少人造卫星重量可以大大减少，不需要携带燃料。早在2000年，来自伦敦的科学家罗杰-索耶制造了可产生72克推力的电磁驱动装置。关于超光速的研究，曲速引擎是第一个宣布的成功案例，在不久的将来曲速引擎有望获得进展。对于超光速的研究会使人类在外星探索上取得更重要的进步。

超光速曲速引擎飞船

曲速引擎飞船视频