可以让时间倒流的超光速粒子：我们对快子了解多少？
可以让时间倒流的超光速粒子：我们对快子了解多少？
在物理学的奇妙世界里，有一种理论上存在的粒子，它能够超越光速，甚至让时间倒流。这种神秘的粒子被称为"快子"（tachyon）。本文将带你走进快子的世界，探索这种可能颠覆我们对时间和空间认知的粒子。
自然界中不存在取之不尽、用之不竭的能源。然而，在基本粒子物理学的超现代理论中，具有虚质量的粒子的突然诞生是允许的，这些粒子在出现的那一刻立即具有超过光障的速度。这些是微观世界中尚未通过实验发现的奇妙物体——快子。
虚数质量
爱因斯坦的狭义相对论认为光速是具有静止质量的物体的极限速度。当这些物体接近光速时，它们的质量急剧增加，这需要花费巨大的能量。但当物体到达光栅时，质量通常会变得无限大。然后能量就会变得无限，这本身是不可能的。
纯粹假设的快子粒子的运动速度总是比真空中的光速快。理论上，这些可能是不同的粒子，其主要特征是超光速运动和质量的存在。但哪一个呢？相应的理论为我们提供了一个虚数质量，由纯虚数（实部为零的复数）表示。
1967 年，杰拉尔德·范伯格首次将此类粒子命名为快子。他相信它们出现在想象质量领域。通过这种方式，他们能够规避狭义相对论对真空中超光速运动的禁令。或者，作为最后的手段，他们可以按这个速度立即出生。
快子能量
量子场论作为主要物理理论之一（将粒子视为渗透到整个宇宙的波扰动）认为每个粒子必须有自己的场。例如，光子是电磁场中的扰动，电子是电场中的扰动，夸克是夸克场中的扰动，等等。但由于快子是假设的粒子，所以快子场并不是一切都那么简单和明确。如果范伯格描述的扰动发生在田野中，那么田野就会不稳定。
如果快子真的存在，那么除了超光速之外，它们还将具有其他奇妙的特性。因此，如果给它们添加能量，它们根本不会像普通粒子那样加速，而是会减速。事实是，对于普通物质来说，光速是上限，对于快子来说，光速是下限。因此，在他的例子中，需要无限的能量才能将快子减速到“可悲的”光速。快子的能量越少，其速度越快。能量越接近零，速度就越接近无穷大。
由于其超光速运动，我们无法看到快子。但当它到达我们身边的那一刻，我们会看到它分裂成两个独立的图像——一个立即到达，另一个朝相反的方向消失。
倒计时
快子最奇怪的特性是它能够回到过去。如果一个普通的大质量物体达到光速，时间就会停止。毕竟，物体在空间中移动得越快，它在时间上移动的速度就越慢。而如果超过这个速度，随着时间的推移会发生什么？它会开始倒流吗？是的，一些快子对于观察者来说似乎是在时间上倒退。
回到过去会出现一个悖论，这导致大多数科学家对快子持怀疑态度。时间旅行违反了因果关系原则：结果不能先于行动。光速也称为因果速度。这个悖论只有在快子存在的情况下才能解决，但我们无法以任何方式控制它们。我们将无法选择如何以及何时发射或接收快子。
而这一切的发生纯属偶然。也就是说，我们不能创造这种悖论发生的条件。也许我们根本无法看出发送和接收快子之间的区别。尽管它们可能根本不与普通物质相互作用。那么我们将无法观察或记录它们，更不用说向过去发送信号了。
超光速推进
尽管快子是假设的粒子，但一些中微子是首先考虑其作用的。只是现在它们不再被认为是无质量的。而且它们以接近光速移动。有一次甚至宣布发现了超光速中微子。
这发生在欧洲核子研究中心和格兰萨索国家实验室 2011 年的联合实验中。噪音很大，但随后的测试表明，真空中中微子的表观超光速运动是由于设备缺陷造成的反常结果。
科学家们甚至无法理解如何在自然界中通过实验发现快子，但他们仍在尝试发展快子理论。他们描述了黑洞与快子场可能的相互作用，并考虑了它们可能是暗物质或暗能量的可能性。他们甚至在超新星遗迹中寻找它们。