光和影，哪个跑得快？

思文

影子：幕后速度冠军

影子的自白：

人都说，有了光，才会有影子。所以，人们都喜欢事物光明、灿烂的一面，而讨厌总是躲在后面、看起来黑洞洞的我……然而，不是有个故事讲的是“没有影子的人”吗？只要你是一个现实存在的物体，就会在光线的照射下留下影子。否则，你就是一个像空气那样的“透明人”啦！

让我们先来做一个小实验：请用手电照自己的手，然后你就会看到，在后面的白墙上投下了一个手的影子。当你动一动手指，手指的影子也会同时移动。但你有没有注意到，它在墙上移动的距离，比手指移动的距离要长出许多！

是的。在相同的时间内，手指影子移动的距离比手指移动的距离要远。根据“距离÷时间=速度”的公式，可以推算出，手的影子移动的速度比手的移动速度要快得多。

为什么会这样呢？这是因为，你的手离手电的距离越近，投射出来的手的影子就越大。在光学里，有一个公式，当你的手与光源的距离为d，影子到光源的距离为D，那么影子的大小就是你的手大小的D/d倍。而你的手移动的距离，也会同时被放大到D/d倍。所以，影子比手移动的速度也会快上D/d倍。

想象一下，如果在宇宙中支起一张巨大的幕布，把一颗太阳那样的恒星作为光源，只要距离足够长，就可以创造出一个大小达到天文数字级别的影子怪兽，而它运动的速度完全可以超越光速！

光不服气，提出疑问：

可是……在宇宙里，没有任何物质的运动速度能够超过光速。这个可是爱因斯坦爷爷说的！他在《狭义相对论》中提到，在宇宙中的任何地方，光的速度都等于每秒30万公里，而且任何有质量的物质都无法超越这个速度。

比如，在大型强子对撞机中，粒子就可以被加速到光速的99.99%。不过因为它们还是具有质量，因此它们实际上永远无法达到真正的光速。

再比如，你给同学发出的电子邮件，也是有质量的！据科学家测算，一封大小为50KB的电子邮件，大约需要80亿个电子。它们的重量就是这封电邮的重量。因此，就连电子邮件的传递速度也不会超过光速。

那么，影子能够跑得比光快，难道说是爱因斯坦错了吗？这可是个世纪大发现！

让我们再来做个小实验：你用激光笔划过天空，天空中那个光斑的移动速度看起来就比你的动作更快。这和影子的道理是类似的：因为光斑也没有质量，所以它的运动速度就可以超过光速了。

实际上，影子和光斑的动作都有“延時”，这段时间，就是光从光源一直运动到影子或是光斑处所花的时间。在这个过程中，光的运动速度比它在真空中的速度还是要慢一些，所以——爱因斯坦没有错！没有任何物质或信息的传播速度可以超过光速。

物理老师敲黑板：

别高兴得太早！想打败爱因斯坦，哪有这么容易！你再好好读读他的那句话：“在宇宙中的任何地方，光的速度都等于每秒30万公里，而且任何有质量的物质都无法超越这个速度。”

而影子呢，请注意，它并不是一种物质！而且也没有质量！所以，它是可以超越光速的！

现在让我们来想一想，世界上除了影子，还有其他东西既没有质量，也不包含信息呢？

真空

真空中没有任何物质或信息，也没有质量，所以它的速度也可以超过光速。物理学家们认为，在宇宙诞生之初，也就是大爆炸发生之后的一万亿又一万亿分之一秒内，宇宙的真空边界在不断膨胀，这个速度是远远超过光速的。

量子

根据量子力学的原理，一对粒子的量子状态总是息息相关。不管它俩相隔多远，一个总是能够立刻知道另一个是什么状态，就好像它们之间有心电感应一样。一个粒子可以把自己的状态信息“咻”地一下传到另一个粒子那里。这个传播是瞬间完成的，速度比光速不知道快到哪里去了。

现在科学家们研究的量子信息通讯，就是根据这个原理。但目前，人们还无法控制粒子之间互相传播的信息内容。所以，还不能算是真正的“信息超越了光速”。

虫洞

这可是科幻故事作家的最爱。根据他们的设计，虫洞可以让人瞬间穿越到宇宙的另外一个地方，不管那地方有多远。如果虫洞真的存在，那么穿越虫洞的物质的速度就可以超越光速了。甚至还有人提出，组成虫洞的物质，它的质量可以变成负数！不过，这些都只是假设，无法得到科学的证实。

这么看来，虽然有很多东西都能比光跑得快，但它们都不能打破爱因斯坦的理论，那就是：光一秒钟可以跑30万公里，任何有质量的物质都无法超过它。一定要牢牢地记住哦！