超光速中微子的发现对相对论的影响

刘文浩

【摘 要】物理学家发现中微子的速度超越了光速，但这并不意味着相对论被否定。光速不可超越的论断在我们所在的宇宙的范围内依然是正确的。一旦超越光速就可穿越宇宙。穿越时空有两种情况：一种是在我们所在的宇宙穿越时空，一种是在宇宙与宇宙之间穿越时空。这两种穿越时空有极大的差别。过去与未来只是方向而已，就像东西南北一样。

【关键词】幽灵粒子；穿越；方向

1 中微子速度超越光速对物理学的影响

中子在衰变成质子和电子（β衰变）时，发生能量亏损现象。1931年，奥地利物理学家泡利认为，β衰变过程中能量守恒定律未变，能量亏损的原因是一种小质量粒子将能量带走了。因该粒子是中性的微小粒子，故称作中微子。

中微子是一种轻字，是基本粒子之一，用符号ν表示。它不带电，不参与电磁作用，不与其它物质发生作用，可自由穿过较大物体，被称作宇宙间“隐身人”。它之所以被称为“幽灵粒子”，是因为它不存在于我们的三维世界中。

1956年，美国科学家柯文和莱因斯宣布捕捉到了中微子。而一组日本和美国的物理学家深入一个旧矿井研究了两年，发现中微子能够振动，有质量。根据物理学理论，任何会振动的东西都有质量，中微子能够振动表明其有质量。这可以解释中子在衰变成质子和电子（β衰变）时，发生的能量亏损现象。

意大利格兰萨索国家实验室“奥佩拉”项目研究人员使用一套装置，接收到730公里外、设在瑞士日内瓦的欧洲核子研究中心发射的中微子束，并发现中微子比光子每秒钟多“跑”了6公里。针对该实验结果，有些科学家表示怀疑。有的学者说，爱因斯坦认为光速不可超越，并以此为据提出了相对论，若光速可超越，那就动摇了相对论的基础。根据爱因斯坦的理论，如果物体超越光速，就可以穿越时空。现在发现有超越光速的物质，相对论是否依然正确呢？人们是否会“穿越”时空呢？有的学者认为，因果论是现代物理学的基本立足体系，若超光速中微子存在，由因到果的次序将被颠倒。

2 相对论依然正确但发展了

当光速不变的事实与古典物理学的理论发生冲突时，不能让事实去符合理论，而应该去发展理论。同样，发现中微子的速度超越光速后，也不能否认事实，而应该去发展理论。

的确，爱因斯坦认为光速不可超越，并以此为据提出了相对论，但是当发现中微子的速度超越光速后，并不意味着相对论被否定。这如同发现光速不变后，并不意味着古典物理学被否定一样。光速不可超越的论断在我们所在的宇宙依然是正确的。现在，人们发现，在我们所在的宇宙之外还有另外的宇宙。宇宙与宇宙之间是相互联系的，而若在宇宙之间穿越就必须超越光速。爱因斯坦在世时，人们还不知道在我们所在的宇宙之外还有其它的宇宙。

要说明在我们所在的宇宙之外还有其它的宇宙，要从爱因斯坦宇宙模型说起。该模型有三个要点：无边、有限、静态。

三维空间是无边的，在这里，以任意一点为中心，无论向着什么方向前进，都是无限远，这就是该模型中的无边。在三维空间里不可能有该模型中的有限。该模型中的有限只能到四维空时的时间一维之中去寻找。

时间可分为过去、现在、未来三段。过去与未来的量都是无限的，现在的量就是时间一维的量，它却是有限的。

若有限当然会有限界，若没有限界岂不成了无限。宇宙的限界有两个。在时间的过去、现在与未来的三阶段中，在现在与过去的交界处是一个限界，在现在与未来的交界处是另一个限界。

我们画一条垂直于两个限界的直线，该直线中两个限界之间的线段就是现在的长度。现在的长度极短，但该直线在未来和过去的长度却都是无限长。

这里要指出，时间有两种量，一种是以秒、分、小时等为单位的量，一种是以厘米、米等为单位的量。这两种时间的共同点是方向相同。构成四维空时的是以厘米、米为单位的时间。以秒、分、小时为单位的时间不能与三维空间一起构成四维空时。三维空间是以立方米为单位的，它怎能与以秒、分、小时为单位的时间构成四维空时呢？一立方米的物质是看得见的具体的。而一秒物质是多少？

宇宙的两个限界就像两道无限高大的城墙，可称作宇宙墙。在两道宇宙墙的中间就是我们所在的宇宙。宇宙墙的作用就是保护我们所在的宇宙，使其间的物质不会冲到宇宙外边去。

3 两种时空穿越

人们对穿越时空有极大的兴趣，但有误区。穿越时空有两种情况：一种是在我们所在的宇宙穿越时空，一种是在宇宙之间穿越时空。若在我们所在的宇宙穿越时空，只要达到或者接近光速就可以了，而要在宇宙之间穿越时空则必须超越光速。这两种穿越时空有极大的差别。

时间之箭不是从过去无限远的地方驰来再向着未来无限远的地方飞去。宇宙是如此之大，什么力量能推得动它？时间与距离是有差别的，时间过上一万年，宇宙也未必移动一公分。这就是爱因斯坦宇宙模型中的静态。

时间的量是由新旧事物的转换而积累起来的。宇宙过去的无限多的时间，是由过去的新旧事物的转换而积累起来的；宇宙未来的无限多的时间，将由未来的新旧事物的转换而积累起来。

就我们所在的宇宙来说，无限长的过去的一切事物先后都已消失，旧事物留在过去了没有？没有。旧事物变为其他形式的物质留在了四维空时内。未来将先后出现无限多的事物，但是，就我们所在的宇宙来说，未来只是物质未来的存在形式，现在那里没有物质。在没有物质的地方，能产生新事物吗？不可能。

这里要思考的是，当旧事物转化为新事物的一瞬间，二者是既同时也同地而存在的。在二者转换的这一瞬间，就我们所在的宇宙来说，新事物不是来自没有物质的未来，旧事物也没有留在过去。四维空时中时间一维的内层才是旧事物的归宿，才是新事物的出生地。

现在的物质就是我们所在的宇宙中的物质的全部，现在的宇宙就是我们所在的宇宙的全部。也就是说，我们所在的宇宙中的物质不在宇宙的过去或者未来，因此，宇宙的过去与未来都可以容纳另外的物质。

每一个宇宙的时间一维都是极短的，或者说每一个宇宙的“现在”的时间都是极短的，而过去与未来的时间却都无限长，因而无论是在过去的时空区域还是在未来的时空区域，都可容纳无限个宇宙。

因为现在的宇宙就是我们所在的宇宙的全部，因此若在我们所在的宇宙穿越时空，只是在“现在”的时间范围内穿越，只要达到或者接近光速就可做到。在这一时间范围内穿越时空，必然发生因果倒置的现象，但这是合乎逻辑的，因为你是在穿越时空。客观过程不会因为你穿越时空而改变顺序。这就像在看电视剧的倒叙情节时一样，你不能说导演搞错了。

若以超越光速的速度穿越时空，那就可进入另一个宇宙。这样的穿越时空，不会见到我们所在的宇宙的过去的任何事情，因为那个宇宙与我们所在的宇宙是不同的。我们所在的宇宙的过去的物体，只有当其速度超越光速时才可进入其它宇宙。

就宇宙之间的位置来说，过去与未来只是方向而已，就像东西南北一样。过去与未来的方向是“现在”的范围内的方向的延长。在“现在”的范围内，事物的发展有一定的顺序：产生新事物的方向是向着未来的方向，而旧事物消失的方向是向着过去的方向。向着未来的方向继续延伸，一旦超出了“现在”的范围，那就进入了未来的范围；向着过去的方向继续延伸，那就进入了过去的范围。

[责任编辑：汤静]