两天没上网,果然中微子超光速的消息引起了轩然大波。小弟也说两句吧。超光速在相对论里是不允许的 ,并非相对论里的公式不能超光速,而是保持微观因果律的需要。
在相对论里,时间是相对的。对同一事件,不同的观测者观测到的事件持续时间是不同的,这取决于观测者和事件参照系的相对速度。于是,两个事件A和B,有的观测者认为A在B前发生,有的观测者认为A在B后发生,这同样取决于相对速度。
但是如果A是B原因,则任何观测者都只能看到A在B前发生:这个叫做微观因果律。原因是爱因斯坦认为,A能够影响B的充分条件是A必须传递信号给B,而信号的传递事件无法超过光速。信号从A传输到B需要时间,而这一时间差保证了,对于任何亚光速的观测者,事件A都在事件B之前发生。
如果存在超光速的信号传递速度,则意味着微观因果律违背。从哲学上讲,因果律让人联想到时间箭头,如果可以向历史中传递信号,后果不堪设想。不过即使撇开哲学问题不谈,微观因果律已经渗透到物理学的各个角落,我举一个例子,在量子场论中,量子化方法有两个:玻色子满足对易关系,采用正则量子化;费米子满足反对易关系,采用Jordan-Wigner量子化。为什么粒子只有对易和反对易两种?原因正是微观因果律和测不准关系。有兴趣的可以看王正行的《量子场论简明教程》,讲费米场量子化的那一章。