光和影，哪個跑得快？

思文

影子：幕后速度冠軍

影子的自白：

人都說，有了光，才會有影子。所以，人們都喜歡事物光明、燦爛的一面，而討厭總是躲在后面、看起來黑洞洞的我……然而，不是有個故事講的是“沒有影子的人”嗎？只要你是一個現實存在的物體，就會在光線的照射下留下影子。否則，你就是一個像空氣那樣的“透明人”啦！

讓我們先來做一個小實驗：請用手電照自己的手，然后你就會看到，在后面的白墻上投下了一個手的影子。當你動一動手指，手指的影子也會同時移動。但你有沒有注意到，它在墻上移動的距離，比手指移動的距離要長出許多！

是的。在相同的時間內，手指影子移動的距離比手指移動的距離要遠。根據“距離÷時間=速度”的公式，可以推算出，手的影子移動的速度比手的移動速度要快得多。

為什么會這樣呢？這是因為，你的手離手電的距離越近，投射出來的手的影子就越大。在光學里，有一個公式，當你的手與光源的距離為d，影子到光源的距離為D，那么影子的大小就是你的手大小的D/d倍。而你的手移動的距離，也會同時被放大到D/d倍。所以，影子比手移動的速度也會快上D/d倍。

想象一下，如果在宇宙中支起一張巨大的幕布，把一顆太陽那樣的恒星作為光源，只要距離足夠長，就可以創造出一個大小達到天文數字級別的影子怪獸，而它運動的速度完全可以超越光速！

光不服氣，提出疑問：

可是……在宇宙里，沒有任何物質的運動速度能夠超過光速。這個可是愛因斯坦爺爺說的！他在《狹義相對論》中提到，在宇宙中的任何地方，光的速度都等于每秒30萬公里，而且任何有質量的物質都無法超越這個速度。

比如，在大型強子對撞機中，粒子就可以被加速到光速的99.99%。不過因為它們還是具有質量，因此它們實際上永遠無法達到真正的光速。

再比如，你給同學發出的電子郵件，也是有質量的！據科學家測算，一封大小為50KB的電子郵件，大約需要80億個電子。它們的重量就是這封電郵的重量。因此，就連電子郵件的傳遞速度也不會超過光速。

那么，影子能夠跑得比光快，難道說是愛因斯坦錯了嗎？這可是個世紀大發現！

讓我們再來做個小實驗：你用激光筆劃過天空，天空中那個光斑的移動速度看起來就比你的動作更快。這和影子的道理是類似的：因為光斑也沒有質量，所以它的運動速度就可以超過光速了。

實際上，影子和光斑的動作都有“延時”，這段時間，就是光從光源一直運動到影子或是光斑處所花的時間。在這個過程中，光的運動速度比它在真空中的速度還是要慢一些，所以——愛因斯坦沒有錯！沒有任何物質或信息的傳播速度可以超過光速。

物理老師敲黑板：

別高興得太早！想打敗愛因斯坦，哪有這么容易！你再好好讀讀他的那句話：“在宇宙中的任何地方，光的速度都等于每秒30萬公里，而且任何有質量的物質都無法超越這個速度?！?/p>

而影子呢，請注意，它并不是一種物質！而且也沒有質量！所以，它是可以超越光速的！

現在讓我們來想一想，世界上除了影子，還有其他東西既沒有質量，也不包含信息呢？

真空

真空中沒有任何物質或信息，也沒有質量，所以它的速度也可以超過光速。物理學家們認為，在宇宙誕生之初，也就是大爆炸發生之后的一萬億又一萬億分之一秒內，宇宙的真空邊界在不斷膨脹，這個速度是遠遠超過光速的。

量子

根據量子力學的原理，一對粒子的量子狀態總是息息相關。不管它倆相隔多遠，一個總是能夠立刻知道另一個是什么狀態，就好像它們之間有心電感應一樣。一個粒子可以把自己的狀態信息“咻”地一下傳到另一個粒子那里。這個傳播是瞬間完成的，速度比光速不知道快到哪里去了。

現在科學家們研究的量子信息通訊，就是根據這個原理。但目前，人們還無法控制粒子之間互相傳播的信息內容。所以，還不能算是真正的“信息超越了光速”。

蟲洞

這可是科幻故事作家的最愛。根據他們的設計，蟲洞可以讓人瞬間穿越到宇宙的另外一個地方，不管那地方有多遠。如果蟲洞真的存在，那么穿越蟲洞的物質的速度就可以超越光速了。甚至還有人提出，組成蟲洞的物質，它的質量可以變成負數！不過，這些都只是假設，無法得到科學的證實。

這么看來，雖然有很多東西都能比光跑得快，但它們都不能打破愛因斯坦的理論，那就是：光一秒鐘可以跑30萬公里，任何有質量的物質都無法超過它。一定要牢牢地記住哦！