光速運動的物體有什么？有超光速運動的物體嗎

　　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刻的位置，我們就描述了物體的全部"歷史"。想象一個由空間的三維加上時間的一維共同構(gòu)成的四維空間。由于一個粒子在任何時刻只能處于一個特定的位置，它的全部"歷史"在這個四維空間中是一條連續(xù)的曲線，這就是"世界線"。一個物體的世界線是構(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，比如說影子和光斑。影子可以用其邊界上的點來定義。這些點并不是真正的粒子，但它們的位置可以移動，因此它們的"歷史"也構(gòu)成世界線。

　　四維時空中的一個點表示的是一個"事件"，即三個空間坐標加上一個時間坐標。任何兩個"事件"之間可以定義時空距離，它是兩個事件之間的空間距離的平方減去其時間間隔與光速的乘積的平方再開根號。狹義相對論證明了這種時空距離與坐標系無關(guān)，因此是有物理意義的。

　　時空距離可分三類：類時距離：空間間隔小于時間間隔與光速的乘積；類光距離：空間間隔等于時間間隔與光速的乘積；類空距離：空間間隔大于時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，四維時空在局部是平直的，世界線在局部是類似直線的，也就是說，可以用勻速運動來描述，這個速度就是粒子的瞬時速度。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。在這個意義上，我們可以把光子的世界線說成是類光的。

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

　　因為有可能存在彎曲的時空，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的，粒子并沒有超光速運動；但是存在相距很遠的兩個事件，其時空距離是類空的。這種情況算不算超光速呢？

　　這個問題的意義在于說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"可以通過類空的世界線來定義，這種定義的好處是排除了兩個物體之間相對于第三觀察者以"超光速"運動的情況。