超光速运动或致时空维度数量反转。
我们恐怕很难想象拥有三个维度的时间。但是假如宇宙中存在能够以超光速运动的星际旅行者，那么在他们眼中却很可能就是这样。不仅如此，他们还会发现空间的维度只剩下了一个。
近日一些来自华沙大学和牛津大学的理论物理学家表示，假如我们能够以超光速（superluminal）运动，那么我们不但能看到一些没有确定性原因的自发现象，还可以发现粒子会沿着多条路径同步运动。
与此同时，我们还会发现时间的概念会发生彻底的改变。在一个超光速的世界里，时间将拥有三个维度，而空间却只有一个。这个匪夷所思的现象可以用场理论加以解释。虽然对于我们这些生活在常态中的人而言是如此怪异，但在以超光速运动的观察者眼中，这一切却又都是合乎逻辑的。更重要的是，超光速运动本身是合乎逻辑的，可能真实存在。
在上世纪早期，爱因斯坦彻底改变了人们对时间和空间的认识。此前人们一直认为，三个维度的空间和一个维度的时间是相互独立的；但是自他以后，人们开始意识到时空实际上是一个整体。
爱因斯坦狭义相对论的基础是伽利略相对性原理和光速恒定原理。在这里，相对性原理尤为重要。相对性原理认为，一切惯性系中的物理学定律都是相同的，且一切惯性观察者的地位都是平等的。这一原理通常适用于以低于光速运动的观察者身上。但在基本层面上，它并不排斥观察者在物理系统中以超光速运动时的适用性。
那么当观察者在超光速运动的参考系中运动时，又会看到些什么？一些科学家认为，在这种情况下，量子力学的基本原理有机会与狭义相对论相融合。
这个颠覆性的假说最早是在大约两年前被提出的。当时研究人员考察了两组观察者在一个拥有一个时间维度和一个空间维度的简化版时空中可能会遇见什么样的情况。而最近，五位物理学家以此为基础，阐述了观察者在四维时空中可能会看到的奇景。
研究人员认为，在以超光速运动的观察者眼中，原本三个维度的空间将只剩下一个维度，即沿着粒子运动方向展开的维度。而这个四维时空中的另外三个维度，将全部让度给时间。研究人员解释说，在超光速旅行者眼中，粒子将在三个不同的时间维度上独立演化。而在常态的我们眼中，它看起来就像是在空间的所有方向上作同步运动。
在量子力学中，这种情形可以用粒子的球形波来解释。惠更斯原理认为，波所抵达的每一个点都可以成为新的波源。这一原理起初只适用于光波，但量子力学将其拓展到了所有形式的物质波中。
为了理解超光速观察者看到了什么，研究人员重新定义了速度和运动的概念。但他们表示即便如此，爱因斯坦关于真空光速恒定的假设也被保留了下来。因此他们对狭义相对论的扩展似乎并不是一个特别激进的想法。
具体而言，在超光速旅行者眼中，世界将展示其不确定的一面。基于量子力学中的叠加态原理，超光速旅行者眼中的粒子会同时沿着多条轨迹运动，而不是只有一条。
对于超光速观察者而言，粒子将不再是点状的，只有“场”才能对实体世界进行量化的描述。研究人员表示，人们普遍认为，量子理论的底层假设是最基本的，无法用更底层的东西进行推导。而新的研究结果表明，通过对相对性进行扩展而得到的量子论解释力，可以自然地推广至一维空间和三维时间统一体中，且这种扩展所获的结论，与量子场论的假设相符。
在扩展的狭义相对论中，所有粒子都拥有了非凡的特性。但反过来是否也一样？我们是否能够探测到相对于超光速观察者而言是“正常”的粒子？如果有这样的粒子，那么它必然是在以超光速相对于我们而运动。
这并不容易。但与发现新的基本粒子相比，研究者们也希望能够理解质量的产生原理。质量的产生与希格斯子有关，而超光速现象看起来可能会在希格斯机制中扮演某种角色。
参考
Relativity of superluminal observers in 1+3 spacetime
https://iopscience./article/10.1088/1361-6382/acad60
