Ⅰ 信息的传播速度能超过光速吗
爱因斯坦狭义相对论的信条之一是，没有什么东西能在真空中以比光速更快的速度传播。
光速被认为是一切事物的普遍速度极限，这一点被科学界广泛接受。
但在科学领域，如果你制定了一条硬性规定，就会有人试图反驳它，或者至少会找出一个漏洞。
光速也不例外。
光在真空中的传播速度约为每秒299,792公里。
2011年9月，致力于利用乳胶跟踪设备(OPERA)进行振荡项目的物理学家宣布，他们的实验结果是一种名为中微子的亚原子粒子，从瑞士日内瓦附近的欧洲核研究组织(CERN)飞到意大利拉奎拉附近的格兰萨索国家实验室，比一束光束早了大约60纳秒到达，这在科学界引起了轩然大波。
关于这些中微子是如何真正打破光速的，或者是什么误差可能导致了不可能的结果，这些想法比比皆是。
最后，设备问题，包括电缆松动，被发现是可能的罪魁祸首，结果被宣布为错误的。
因此，没有必要重写爱因斯坦的理论。
其他研究人员正试图改变规则，而不是打破规则。
事实上，弯曲时空是如何在太空旅行中达到超光速(超光速)的一种理论。
这个想法是，时空可以在宇宙飞船前面收缩，在宇宙飞船后面膨胀，而飞船将保持静止在一个扭曲气泡中，这个气泡本身的运动速度快于光速。
这个概念最初是由墨西哥理论物理学家米格尔·阿尔库比尔在1994年建立的，作为一种理论上的可能性，但它需要宇宙大小的负能量来驱动这一现象。
后来，它被改进为需要一个行星大小的量，然后又需要一个大约与旅行者1号太空探测器大小的量。
不幸的是，负能量必须来自难以获得的外来物质，而我们目前只是在曲速驱动器上进行微型实验室实验。
这些理论背后的数学基础是相对论，所以从理论上讲，它不会违反规则。
这项技术，如果存在的话，也可以用来比光速更慢，但比我们现在能走的速度快得多，这可能更实用。
太空旅行只是达到或超过光速的可能应用之一。
为了更快地传输数据，一些科学家也在进行同样的研究。
数据能以光速传播吗？
目前，我们的大部分数据要么通过铜线传输，要么通过光缆传输。
即使当我们通过手机通过无线电波发送数据时，无线电波也是以光速传播的，它最终会在某个时候穿过互联网的有线网络。
同轴电缆是这两种电缆中速度较快的一种。
但更快的是光缆。
光纤电缆以光脉冲的形式传输数据，而不是使用铜缆以电信号的形式传输数据。
关于光速的“真空中”的提法很重要。
通过光纤的光没有通过真空的光快。
光在几乎任何介质中传播时，都比我们所知的万能常数--光速慢。
空气中的差异可以忽略不计，但光可以通过其他介质显着减慢，包括玻璃，这是大多数光纤电缆的核心。
介质的折射率是真空中的光速除以介质中的光速。
所以如果你知道其中的两个数字，你就可以计算出另一个。
玻璃的折射率在1.5左右。
如果你除以光速(大约30万公里/秒)，你就会得到大约20万公里/秒，这是光穿过玻璃的大致速度。
一些光纤布线是由塑料制成的，塑料的折射率更高，因此速度更慢。
速度下降的部分原因是光的双重性质。
它既具有粒子的属性，又具有波的属性。
再说一次，光在空气中确实以接近光速的速度移动，但我们现在拥有的任何东西都没有超过速度限制。
我们能实现真正的超光速传输吗？
使用光缆并不是利用光进行数据传输的第一次尝试。
亚历山大·格雷厄姆·贝尔自己发明了光电话，这本质上是第一部无线电话，但它使用的是光，而不是现代手机使用的无线电波。
它的工作原理是将声音投射到镜子上，这会导致镜子振动。
太阳光从震动的镜子反射到硒接收器中，硒接收器将其转换成电流，然后通过电话(他最着名的发明)进行传输。
它的主要缺陷是阳光直射是必要的，所以云层或其他物体可能会阻挡信号。
但它实际上起到了作用，并成为光纤的前身。
超光速数据传输的可能性。
激光的种子脉冲与泵浦光束一起被发送到一个含有原子铷蒸气的加热池中，这会放大种子脉冲，使它们达到超光速。
美国国家标准与技术研究所(NIST)的科学家声称，他们已经利用一种叫做四波混频的技术实现了量子数据的超光速传输，顺便说一句，这种现象被认为是光纤线路中的一种干涉形式。
该实验包括通过加热的铷蒸气发送一个200纳秒的短种子脉冲，同时以不同的频率发送第二个泵浦光束来放大种子脉冲。
来自两束光的光子以产生第三束光的方式与水蒸气相互作用。
显然，放大的种子脉冲和新产生的脉冲的峰值都可以比在真空中以光速行进的参考光束出射得更快。
他们报告的速度差异比通过真空的光速快50到90纳秒。
他们甚至宣称能够通过改变输入种子失谐和功率来调节脉冲的速度。
另一种正在研究中的快速数据传输技术是量子隐形传态，它依赖于纠缠对的存在：两个粒子相互协调，以至于如果你测量一个粒子，另一个粒子的质量与你在第一个粒子中发现的相同，无论它们之间的距离如何。
这还需要第三个粒子，该粒子包含您尝试传输的实际数据位。
可以说，激光被用来将其中一个纠缠粒子传送到其他地方。
这并不是真正的传输光子，而是把一个新的光子变成原始光子的复制品。
纠缠对中的光子可以与第三个光子进行比较，以找出它们的相似或不同之处，这些信息可以传递到另一个位置，并用于与孪生粒子进行比较，以收集数据。
这听起来像是会导致即时转账的事情，但事实并非如此。
激光束只能以光速传播。
但是，如果我们发明量子计算机的话，这在通过卫星发送加密数据和联网量子计算机方面有潜在的应用。
这比任何超光速数据传输都要走得更远。
在这一点上，它可以工作数英里，研究人员正试图增加传送距离。
关于有意义的信息是否能以比光速更快的速度传播，目前的答案是否定的。
如果数据在随后的实验中得到证实，我们只是在以可能超过光速的速度移动几个量子粒子的水平。
要有一种实际适用的数据传输形式，您必须能够将有组织的、有意义的、未损坏的数据位发送到另一台可以解释它的机器。
世界上最快的传输没有其他意义。
但你可以肯定的是，如果光速被打破，我们将把它应用到我们的互联网传输上，而不是应用到星际旅行中。
我们观看最高质量的电视和以最快的速度上网的能力将是至高无上的。
也许出于这些目的，即使让我们自己真正实现像光一样快的传输速度也会产生奇迹。
作者：伯纳黛特·约翰逊(Bernadette Johnson)。