光速運(yùn)動(dòng)的物體有什么？有超光速運(yùn)動(dòng)的物體嗎

　　什么是"世界線"？我們知道，一切物體都是由粒子構(gòu)成的，如果我們能夠描述粒子在任何時(shí)刻的位置，我們就描述了物體的全部"歷史"。想象一個(gè)由空間的三維加上時(shí)間的一維共同構(gòu)成的四維空間。由于一個(gè)粒子在任何時(shí)刻只能處于一個(gè)特定的位置，它的全部"歷史"在這個(gè)四維空間中是一條連續(xù)的曲線，這就是"世界線"。一個(gè)物體的世界線是構(gòu)成它的所有粒子的世界線的集合。

　　不光粒子的歷史可以構(gòu)成世界線，一些人為定義的"東西"的歷史也可以構(gòu)成世界線，比如說(shuō)影子和光斑。影子可以用其邊界上的點(diǎn)來(lái)定義。這些點(diǎn)并不是真正的粒子，但它們的位置可以移動(dòng)，因此它們的"歷史"也構(gòu)成世界線。

　　四維時(shí)空中的一個(gè)點(diǎn)表示的是一個(gè)"事件"，即三個(gè)空間坐標(biāo)加上一個(gè)時(shí)間坐標(biāo)。任何兩個(gè)"事件"之間可以定義時(shí)空距離，它是兩個(gè)事件之間的空間距離的平方減去其時(shí)間間隔與光速的乘積的平方再開(kāi)根號(hào)。狹義相對(duì)論證明了這種時(shí)空距離與坐標(biāo)系無(wú)關(guān)，因此是有物理意義的。

　　時(shí)空距離可分三類：類時(shí)距離：空間間隔小于時(shí)間間隔與光速的乘積；類光距離：空間間隔等于時(shí)間間隔與光速的乘積；類空距離：空間間隔大于時(shí)間間隔與光速的乘積。

　　下面我們需要引入"局部"的概念。一條光滑曲線，"局部"地看，非常類似一條直線。類似的，四維時(shí)空在局部是平直的，世界線在局部是類似直線的，也就是說(shuō)，可以用勻速運(yùn)動(dòng)來(lái)描述，這個(gè)速度就是粒子的瞬時(shí)速度。光子的世界線上，局部地看，相鄰事件之間的距離都是類光的。在這個(gè)意義上，我們可以把光子的世界線說(shuō)成是類光的。

　　任何以低于光速的速度運(yùn)動(dòng)的粒子的世界線，局部的看，相鄰事件之間的距離都是類時(shí)的。在這個(gè)意義上，我們可以把這種世界線說(shuō)成是類時(shí)的。而以超光速運(yùn)動(dòng)的粒子或人為定義的"點(diǎn)"，它的世界線是類空的。這里說(shuō)世界線是類空的，是指局部地看，相鄰事件的時(shí)空距離是類空的。

　　因?yàn)橛锌赡艽嬖趶澢�的時(shí)空，有可能存在這樣的世界線：局部地看，相鄰事件的距離都是類時(shí)的，粒子并沒(méi)有超光速運(yùn)動(dòng)；但是存在相距很遠(yuǎn)的兩個(gè)事件，其時(shí)空距離是類空的。這種情況算不算超光速呢？

　　這個(gè)問(wèn)題的意義在于說(shuō)明既可以定義局部的"超光速"，也可以定義全局的"超光速"。即使局部的超光速不可能，也不排除全局超光速的可能性。全局超光速也是值得討論的。

　　總而言之，"超光速"可以通過(guò)類空的世界線來(lái)定義，這種定義的好處是排除了兩個(gè)物體之間相對(duì)于第三觀察者以"超光速"運(yùn)動(dòng)的情況。