以辩证看待超光速作为出发点，谈科学理论的革新_风闻

前排提醒，本文涉及赞成陈平老师、杨振宁教授观点的内容，请与这两位相关的PTSD患者酌情观看。

        通过观察评论区，特别是风闻区声音较大的那几位“科学家”，笔者认为在讨论命题“辩证看待超光速”之前，有必要先讨论清楚什么是“辨证”。

       辨证法，唯物主义辩证法这两个名词背后的思维逻辑有微妙的区别。

       首先，这两种辩证法，都是“正”，“反”，“合”。

       但是黑格尔哲学中，指的是从抽象的一般概念开始（正），这个概念引起矛盾（反），矛盾的概念调和于第三个概念中（合）。

       黑格尔的唯心主义思想下，人类的一般认知，是包涵矛盾的，与真理不符的。所以要找到引起矛盾的反题，然后在反题的指引下，得出一个第三概念。

       我们今天讲马克思批判性继承黑格尔的辩证法，那么就得说清楚，批判了什么。马哲中，有两句经典的描述：

1、  客观存在决定主观意识，主观意识影响客观存在。

     2、观念和概念中的矛盾是对客观世界普遍存在着的矛盾的反映。

       进而，正题，反题，合题的内涵也就发生了变化。正题是人类的普遍认知，也可以继续用之前的定义“一般认知”，那么此时，反题和合题，沿用之前的的概念，便会产生逻辑上的矛盾——正题本身已经包涵了黑格尔辩证法中的正反合。

       我们先跳出概念讨论，回顾一下历史。无论是亚里士多德、黑格尔还是马克思，都承认人类认知的局限性，当然他们对人类认知的局限性究竟在何处有疑问。（譬如亚里士多德就认为，只要能说出来，就代表认知了，这也是西方哲学“辩证法”译名的由来。）

       作为唯物主义辩证法正反合的具体案例——经典力学理论，其假设本身蕴含了假设与实际情况不符的矛盾：

1、假定时间和空间是绝对的，长度和时间间隔的测量与观测者的运动无关，物质间相互作用的传递是瞬时到达的——被广义相对论证伪。

2、一切可观测的物理量在原则上可以无限精确地加以测定——被量子力学证伪。

       那么今天我们完全抛弃经典力学了吗？并没有，我们只是为经典力学划了一个清晰的边界（以今天的标准），相应的公式都有应用范围。

       此时诸位则可以直观的看到，唯物主义辩证法下的正题、反题与合体了。

       正题与合题，本质并没有什么不同，假设和公式基本没变，但是在反题的帮助下，正题的边界更为清晰。反题本身是为了解决正题矛盾而存在的，合题是成功解决了正题矛盾的反题成立的前提下的“正题”——或者也可以说是被反题勾勒出清晰边界的正题，也可以更感性一点，正题是480P的小电影，而合题是VIP尊享的4K小电影。

       对于辨证，我们暂时讲到这里。接下来，可以开始讨论“超光速”了。

       我们先撇开历史谈光速（虽然历史很重要辣），光速作为一个常量，在今天的前沿物理学公式当中，基本是普遍存在的。

       光速不变理论，最根本的目的是说，真空中的光速是一个常量，而不是变量，否则以此实验数据为基础的方程均无法进行计算。这并不代表爱因斯坦本人，对这一反常理现象并不怀疑。而今天所有物理学的发展，都与这个常量c脱不开关系。如果光速不变理论被“否定”，那么今天的理论就会被全部“否定”。（请注意，引号中的否定，指的是类似于“中医黑”否定“中医”“伪史论”对埃及希腊的否定，即全盘否定，并非前文所指的补充说明）

       我们今天对光速的普遍认知，是源于，相对论中基本假设：光在真空中的速度c是一个常数，与光源的运动状态无关。也就是说，在直观认知中超光速指的是宇宙旅行、跨空间信息传递的速度，目前为止，没有严格意义上超光速现象的确切证明。——如果量子纠缠可以超光速传递信息，那么的确可以证伪。进而解决相对论的假设本身所存在的矛盾。如同牛顿力学的假设中所存在的矛盾一样。

       当然我们可以在现有理论基础”完全正确”这一假设的基础之上，讨论与常规认知相比，反常的“超光速”现象。

1、 宇宙膨胀与红移，这个网络上讨论的人较多，相关的视频也很多，这里只做简要的论述。对红移原因的推测即是建立在光速不变基础之上的。对于远离地球的发光天体，光速不会变化，那么只能光携带的能量会发生变化了，表现就是频率的降低，即红移。对于宇宙空间的膨胀速度，说法较多，有修补相对论的，也有打着推翻相对论名头的，但问题都很明显，那就是没有切实的实验证明。

2、  物体A与B朝相反方向运动，对于观察者C****来说，速度超过光速，这个目前为止，没有意义，或者说，对于观察者C而言，无法利用。诸位可以认为这算超光速现象，但与我们今天要着重讨论的内容无关。

还有另一种程度上的“幻觉”，上一篇文章的段落并附上链接，给关注这方面趣闻的水友们。

在这幅非等比尺度艺术插图中，模拟射电图像显示了两个中子星合并产生黑洞产生的超高速射流，这是在2017年8月观测到的一个戏剧性事件。图片：D. Berry, O. Gottlieb, K. Mooley, G. Hallinan, NRAO/AUI/NSF

3、  契伦科夫辐射、光的“相速度”与光速背后代表的实际意义。

先上一张图，简要的讲解一下光的产生与介质。

这张图中，笔者为了方便后面的讲解，将电子描绘成电子云，看起来有一点不直观。

光的本质是以电子为代表的带能粒子，能级跃迁时，释放出的电磁波。真空中，传播速度为常量c，在不同的介质中，有相应的“相速度”，这个相速度指的是光进入介质后，波长发生变化的现象，并不具有“速度”的涵义，只不过可以通过公式转换为一般意义上的速度。

凝聚态物质，原子间有较强的相互作用，这类相互作用，对光的传播速度会有一定的影响。我们这里引入一个有意思的概念：“声子”。

声子是上世纪物理学家在研究声音传播时，参考光子定义的一个虚拟概念，说其是虚拟，是指现实中并没有相应的物质（或者说基本粒子）可以被定义为“声子”。

对于在参考系中速度为0的原子也并非静止不动的，原子会相对于其原位置作振动，凝聚态物质中，因为原子间较强的相互作用，振动会以类似弹性波的方式进行传播。换句话说，也就是只有在这种具有一定规律的集体相互作用下，声子才会存在。在微观层面，这样的现象是很普遍的，通常被称作元激发或准粒子。

相较于之前关于原子激发态的示意图，我们可以抽象的认为，光子与声子作用，产生了新的光子与声子。

光子与声子间的相互作用，或者说光在介质中传播时的模型假设，是基于统计物理学的基础而存在的，也就是说，很难截取某个时间点，某个“光子”经过某个晶格时所发生的变化（基于量子力学的测不准原理）。

在介质中光速的转变，是即时生效的，也就是说，在真空中30万千米每秒的光，在射入水中的一瞬间，光速就变为22万千米每秒（不同温度的水密度不同，传播速度也不同）。——这也再次证明了光的本质是电磁波。

那么，契伦科夫辐射的现象也就可以解释了，因为对于能与原子进行强相互作用的粒子而言，在介质中速度的变化是连续的，其射入水中后的速度变化，不会像光速一样立即发生变化，所以在某些介质中，一定会出现一些粒子的速度，超过光在该介质中的相速度。

对于真空中的光速，我们可以再解读为在没有约束的情况下，电磁场传播的速度。（当然这没有任何意义，就好比在学经典力学时，非要矫正牛顿的说法一样）

4、  量子纠缠、光的群速度与信息的超光速传输 “悖论”。

对于量子纠缠，诸位可以效仿刚才我们讲“声子”时，所提到的群体行为来理解，不同于“声子”的是，至少对于今天的人类而言，我们并没有有效的观测手段，来搞清楚具备不同叠加态的量子整体行为中，各叠加态的行为。那么科学的结论，就指向了一个反直觉的认知——薛定谔的猫。

两个量子经过相互作用，具备了集体行为之后，将他们分离，无论再远，只要其中一个被测量后，也可以立马知道另外一个的状态。

但是目前，我们仍旧无法超光速的传输量子，或者超光速的操作量子，也就是说，对于没有发生量子纠缠的两个量子，我们无法“隔空”（严谨一点的话，诸位可以假定一个量子在地球，另一个在天王星）使其发生量子纠缠。

这也就是今天的科学结论，物质（或信息）无法超光速的原因之一。

对于我们今天所讨论的因果律而言，作用的结果，必须发生在作用产生以后。信息的本质，即是某类“有效的”作用，即某个时刻产生的作用必然在这个作用。

我们进入本段内容的正题，先科普关于光群速度定义的由来。

我们知道，电子本身便具有叠加态，而且如同原子一样，电子本身也会“振动”当然这个振动的表现形式与之前我们讨论声子时，原子振动的方式有所不同。如下面的简图所示电子的振动，指的是电子在“电子云”中不同位置出现的概率会不断发生变化：

那么，即是是自然界中存在的单色光（比如激光）而言，也是具有频谱的（除非你能找到真正意义上单个的运动中的光子）。

以理想状态下，单个的光脉冲作为案例。

可以发现虽然光是以a点作为起始点，但，光信号指的是在相位一致，进而能量最大的那段区域。

对于光脉冲而言，这段波峰传播的速度，是光的“群速度”，也就是光信号传播的实际速度。对于理想状态中的电磁场而言，a点的速度，是光波的前沿速度

这是上面刊载了那张光包络图论文的链接，有兴趣的小伙伴可以下载看一看：

《光纤中基于受激布里渊散射的快慢光 及超光速传输的研究》

学  校：  上海交通大学

博士生：  张  亮

导  师：  詹  黎  教授

2016 年 1 月

https://kns.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx?dbcode=CDFD&dbname=CDFDLAST2020&filename=1019681797.nh&v=Cm%25mmd2Bj%25mmd2BLZ9GTtP9%25mmd2F%25mmd2F7%25mmd2Fu%25mmd2BPkm9799TFNmVRVUjJ4Fjo6ygm4ULq2eOirl0K0mw0XPN%25mmd2B

在这篇论文中，主要的研究手段，就是利用“光子与声子的作用”（即布里渊散射），描述的一类反常现象是，对于一个光程足够短的介质，会发生光信号还没有进入光纤，光纤的另一头就已经发射出光信号的情况。这就是我们今天所说的具有实际意义的超光速传输。——当然，虽然群速度已经超光速了，但光的前沿速度仍旧没有超越光速，所以诸位还不用担心自己对相对论的信仰会被推翻。

我们继续对“信息”这个概念进行讨论，顺便开启下段内容，在上面的讨论中，笔者已经暗示了一点，今天我们所说的“观察”并不是真正意义上的“隔岸观火”，光信号的传递已经是量子层面纠缠行为的结果了，也就是说，无论通过什么样的仪器转化光信号，当你“看到”的时候，量子纠缠已经发生了。今天对于微观领域的探测，经常用的一个概念就是“探针”，这点在观网的新闻中已经有所体现了。

5、  对太空中光速是否可超越的理论探索

对相对论提出质疑，是物理学的传统了，这里先上一篇劲爆的论文，北京工业大学的信息学教授写的（头衔可能说错了，如果大佬也看观网，毋怪）。

《观测与相对论:光速在爱因斯坦狭义相对论中为什么不变?》

北京工业大学学报.        2020,46(01)

编者按:

《北京工业大学学报》本期设立一个新的栏目———“学术争鸣”．毛泽东主席曾提出著名的发展科学繁荣文学艺术“双百方针”，即“百花齐放，百家争鸣”． 习近平总书记也曾指出: 要提倡创新，鼓励探索，开展学术争鸣，活跃学术空气．本期“学术争鸣”刊载阮晓钢教授题为《观测与相对论: 光速在爱因斯坦狭义相对论中为什么不变? 》( 以下简称《观测与相对论》) 的论文． 《观测与相对论》是一篇纯粹的学术论文，是逻辑和理论的产物． 然而，其中由逻辑和理论导出的“观测相对论”，却是对爱因斯坦狭义相对论乃至广义相对论的挑战，是对物理学主流学派思想和理念的挑战，是对人类近现代自然观的挑战．真理，既是实证的，又是思辨的． 无论实证，还是思辨，都离不开学术争鸣． 为探求自然真谛，本刊将《观测与相对论》呈献于“学术争鸣”———“奇文共欣赏，疑义相与析”．

https://kns.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx?dbcode=CJFD&dbname=CJFDLAST2020&filename=BJGD202001010&v=2SElGXNNGRRVxxZWgW09RLxhL3LksBUE1B04sJW34TBpg5HwIw5h07xcR4N%25mmd2Fz4%25mmd2F6

以及相关的反驳和回应的文章：

《评阮晓钢教授的“观测相对论”》

https://kns.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx?dbcode=CJFD&dbname=CJFDLAST2020&filename=BJGD202007014&v=2SElGXNNGRRckGyplbd%25mmd2BZkq0mjuWUK2NxMTpRh%25mmd2FmzcpHsJf4tIFPrB06FtPQXAYs

《答<评阮晓钢教授的“观测相对论”>》

https://kns.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx?dbcode=CJFD&dbname=CJFDLAST2020&filename=BJGD202007015&v=2SElGXNNGRT6Vqa6LDn3zS%25mmd2B6yiv28h3hDOURvLODmRH2xB9VAQwojSWLV5GAE%25mmd2FNm

这篇论文的核心思想，其实就是从对群体行为、系统信息的思考而出发的。

我们知道，对于人体而言，每个细胞的行为本身并不一定会直接体现为人体的行为。而在另外一些复杂系统中也是如此，复杂系统中较低层级的子系统中的信息，在整个系统中并不一定会被体现，也就是说低层级信息载体与高层级的信息载体并不相同。只有具备了某种结构的子系统，才会被作为更高层级传递信息的载体。那么自然，高层级的信号，要转化为低层级的特定信号，也一定要通过特定的结构。哪怕两个不同载体的信号，承载的信息完全相同。

这个哲理不是很难理解，在各类学科中都有不同的表现形式，为了避免抬杠，笔者还是举一个例子，文化是指代人类某个群体承载的信息——虽然中文是模糊的，譬如我会夸某人有“文化”，但是应该不会有人说某个教师教某个学生知识=教师文化输出学生。

熟悉陈平老师的同学，看完这段内容以后也应该会很快的想起普里戈金的耗散结构理论，以及《代谢增长论》中，关于演化的论述。

本段内容中提到的论文，对媒介速度与观察效应，提出了一个反思，认为我们今天人类的观察仍旧受限于光速，并希望解决经典力学、量子力学、相对论之间的矛盾。或者说希望做爱因斯坦对经典力学做的事情，给相对论划一个清晰点的边界，为找到可利用的在太空中超光速信息传输的做了一个思维试验（物质运动目前希望仍旧很渺茫）。

但我们需要明白一点，在物理学中，思维试验再好，再完美，仍旧需要实验来验证，诸位可以推测一下，假如爱因斯坦的理论没有被实验证明，他在今天的风评会不会类似于霍金。

       作为文章的总结，笔者必须对所谓的“超光速现象不存在”这个论点进行批判。

       我们必须要明白，科学的结论的实际意义是什么。科学技术在今天，代表的是人类与物质交互的最可靠手段，如果科学结论证明不存在，并不代表现实世界真的不存在，只是说，并没有可靠的手段去实现（cue一下@鹰击长空 “科学只能证明有不能证明无”，声子这个概念既有也无，我有点好奇他会怎么解释），作为一个群体，人类所能掌握的资源是有限的，太空时代笔者不敢断言，但是至少在今天，在地球上我们不可能再像古代社会，单纯的利用猜测去探索发现。我们必须把有限的资源，投入到有保障的方向上。

阴阳五行是古代经验总结，今天在物理学中我们不用的原因，并不是因为我们证明了“阴阳五行”不行，而是我们并没有证明“阴阳五行”为什么行，有些朋友会认为阴阳五行将来会被应用在量子领域，但问题是，目前为止我们并没有证明微观层面的信息在宏观的领域展现的机制。而今天的国际形势，也不容许我们完全扔掉西方科学技术，关起门来，试一试中国传统文化能不能独立发展出能比肩“西方科学技术”的技术。

       不是说，科学结果说不存在，在舆论场里，你也说不存在，你就“科学”了，科学家根据科学理论得出的结果说不存在，但是每个科学家，至少是每个物理学家，在了解力学史的前提下，偶尔都会做一做超越爱因斯坦的梦，只不过没人把大家伙的钱拿去打水漂或者说学民科去骗钱。

       这也是为什么，杨振宁教授，坚决反对建加速器，建议国家发展凝聚态物理的原因，要了解微观世界，要做到太空中的超光速传输信息，那么我们必须要有操作更微观层面物质（或者如果你是弦论的爱好者，说操作弦也行）的技术，要有切实的物质基础。粒子加速器仍旧是利用电磁场去“找”新物质，读过历史的话，会知道在古代炼丹、炼金术也是寻找新物质（大胆一点，火也有电磁辐射），在技术手段、设备没有革新的情况下，无异于浪费钱。

       诸位也可以看见，前几天河北反相对论得奖的那位教授，之所以有这样的事情发生，实际上，也是我们的舆论场里，关于科学的认知仍有一定的局限（换句话说，这个奖，实际意义在于提高了公众对科学的认知）。

       如文章开篇所述，在辨证看待相对论的前提下，将来有一天，我们或许会推翻相对论，但是如同对经典力学的推翻一样，新的广义相对论的合题仍旧会是广义相对论，但其边界会变得更清晰。顺着这个思路，我们也可以沿用到中国古代历史、西方古代历史、中医上，但这些会是下篇文章的内容了，我们就此打住。

       本文最后，想提醒一下文章区的民科们，咱们大家伙键盘上讨论一下，开心了就好，别幻想组织上或者其他公司投钱给你（话说有没有法律界大佬，举报骗钱的人有奖金没），批判一方也千万别觉得自己跟着科学家的说法复述，就证明你真的掌握科学精神了。——美国德堡WHO也侧面保了一下，你信这次疫情跟美国人没关系吗？你在查阅了相关资料，特别是火锅大王关于时间线的整理后，保留一定程度的怀疑才是真正的科学精神，因为科学本身的定义就代表了人类的认知是有局限性的（以官方的做法为标准，就是要求美国佬也开放德堡接受WHO的检查）。打着科学旗号，玩一神教，是西方的传统，可不是中国的传统。

笔者仅仅是周末去查阅了相关资料，并在这两天上班摸鱼期间进行了思考，并没有真正的掌握相关的公式（顶多知道是干嘛的，怎么去算），只敢说自己做到了辨证看待超光速现象，科学的看待说起来是有点心虚的，不知道详细的流程，很难做到真正的科学看待。——这也是我党要求领导人必须有各级政府从政经验的原因。