**提示**：此条目的主题不是**筷子**。 Alt text由於快子比光速快，我們無法觀測。如果有個快子在附近通過，我們會看到兩條軌跡，出現的軌跡及反向離去的軌跡。震波的黑線是契忍可夫輻射，只在一瞬间出現。這種雙重圖像效果最為顯著的情况是当觀察員坐落在超光速對象（在這個例子中为一个球，顯示為灰色）的轨迹上时。右侧藍形狀是藍移多普勒光到達觀察者产生的（觀察者位於黑色切倫科夫線中心处），这光线在球体到达观察者之后才能被观察到。左邊的紅色形象由紅移光形成，这些光线是球体离开后向观察者发出的。因為對象在光到達之前到达，观察者直到球体经过才能够观察到，此后，在观察者看来，球体的影像分解成为两个——到达的影像（左侧）和离开的影像（右侧）。
**快子**（英語：）也称为、**速子**，是一种理论上预测的超光速次原子粒子。这种由相对论衍生出的假想粒子，总是以超过光速的速度在运动。快子与一般物质（相应称为慢子（tardyon））的相互作用可能不明显，所以即使其存在也不一定能侦测得到。在狭义相对论中，快子具有类空的四维动量和虚的原时，并被限定在能量-动量图中的类空区间部分。因此，它无法降低速度至亚光速状态。

历史
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德国物理学家阿诺·索末菲首先提出"快子"的概念，印度裔美籍物理学家乔治·苏达珊（英语：）、比拉纽克（）、德什潘德（）及傑拉爾德·范伯格 (Tachyon這個詞彙的創造者)等一批學者大幅度地強化了理論架構的研究深度。

如果快子是傳統上可以進入局部參考系當中的粒子，並且可以用超過光速來携帶信息，這將會導致狹義相對論的因果律被破壞。但是，在量子場論當中，快子的存在仅仅標誌著系統的不穩定，而非實際存在超光速粒子；而這種不穩定的性質，由快子凝聚或是快子場論来描述。快子場論在許多的理論性論文當中出現，例如二十六維的玻色弦理論。目前對這種粒子的概念理解为：快子很難穩定到可以實際存在的程度。根據此理論，使用快子進行超光速信息傳送違反因果律，因此不可能实现。 

傳統的慢於光速的粒子，在討論快子的文章當中，經常被稱為慢子（bradyons或tardyons）。

儘管理論的爭議強烈質疑快子的存在，對快子假說的實驗依然進行，不過，目前為止，沒有任何有力實驗數據證實快子存在。

特徵
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從狹義相對論動力學的角度來看，快子是一個具有類空四維動量的粒子，如果這種粒子真實存在將會對現代物理提出很多奇妙的問題。

### 質量

有兩種類同的方法來處理其動能：

* 使用處理正常慢子（bradyons）相同的方程來處理快子。特別是有關於其能量-動量關係式（英语：）：

E^{2}=p^{2}c^{2}+m^{2}c^{4}\;
此處**p**是慢速粒子的相對論性動量，而**m**是其靜止質量，整個方程是粒子的總能量：
{\displaystyle E={\frac {mc^{2}}{\sqrt {1-{\frac {v^{2}}{c^{2}}}}}}}
此方程則是表達包含了靜止質量的粒子的總能量（不論是慢子或是快子）及其動能。
當*v*大於*c*的時候，因為平方根裡面的值是負數，所以分母會有虛數。由於總能量必須是实數，因此分子也必須是虛數（亦即靜止質量**m**必須是虛數）。
在量子場論當中，虛質量將會導致快子凝聚。
* 對質量的域做簡單的替代會導致對快子具有*實際*的質量。定義m = i\*z（i^{2}=-1）然後，我們會得到愛因斯坦的能量-動量關係式：

E^{2}+z^{2}c^{4}=p^{2}c^{2}\;
用這個方式能量公式將會變成：
{\displaystyle E={\frac {zc^{2}}{\sqrt {{\frac {v^{2}}{c^{2}}}-1}}}}
而我們將可以避免任何的虛質量產生，透過這種方式避開問題，恰好解釋了複數值質量在理論物理上的含義。
兩種數學方法在理論物理上具有同等的結果。

### 速度

快子一個很有意思的效應，與正常粒子不同之處，快子速度增加，其能量減少，零能量時速度無限。（對正常的慢子而言，*能量*增加速度則增加）。因此，一如慢子被限制在光速屏蔽內一樣，快子亦不能慢到光速，因為要加入幾乎無限的能量才能使快子慢到光速。

正如Gregory Benford（英语：）等人所述，狹義相對論暗示快子可以用於聯繫過去的時間（見快子電話）。而時間旅行是被認為無法實體達成的，快子被物理學家認為要麼不存在，要麼因為類時與類空區的區別，而無法與正常物質進行交互作用。[來源請求]

### 契伦可夫輻射

如果電磁輻射機制有效，并假設快子具有電荷，那麼，一如一般低於光速的帶電荷粒子於介質上運動的效應一樣，帶電荷的快子將會透過契忍可夫輻射的形式失去能量。不過，理論上，快子并沒有一定需要帶有電荷。帶電快子在真空中等加速運動，其時空世界線則形成雙曲線。不過，就如我們所見的，降低能量會加快速度，因此，單一雙曲線會形成兩個帶相反電荷的快子，具備相反的動量，被加速到無限速度時，會在同一個地點碰撞並且同步被湮滅。(無限速度時兩個快子不具能量，因此湮滅過程中守恆律沒有被違反。湮滅的時間是具有參考系相依性的。)就算無電荷的快子也會透過重力契忍可夫輻射而損失質量，因為快子有質量，因而導致快子被加速，最後必然性地被湮滅。

### 量子場論

對快子的量子化表明，快子必須是符合費米·狄拉克統計的自旋狀態粒子。亦即，快子是張量費米子，這種組合對一般正常粒子而言，是不會發生的，它們必須成對的生成及湮滅。

#### 因果律

因果律是理論物理及量子場論的基礎原理。如果快子可以用於傳送信息速度高於光速，則根據相對論這將會違反因果律，例如著名的「快子電話悖論」。這可以用相對論的同時性來理解，在某些狀況底下，慣性參考系會不管兩個在不同地點發生的事件是否是同時，當時空交叉時，因為兩個事件是在類空區作用，因而沒有未來或過去的差別。

如果其中一個事件表示為從某地發送信號，另一個事件是從另外一個地點接收信號，如果信號傳送的速度都是以光速或是慢於光速進行，同時性的數學將會保證發送信號的事件永遠在接收信號的事件之前。不過，如果一個超光速信號發送出去，則會一直維持信號接收在發送之前，這樣子等於信號在時間穿梭回去。而相對論的基本假說之一認為，物理定律在所有的慣性參考系當中都會以相同方式運作，那麼如果將信號傳送到過去可行，則在任何慣性參考系當中都是的可行的。這意味著如果有個觀測者A發送信號給觀測者B，在A的參考系當中以超過光速移動，在B的參考系當中則於時間上倒退。然後，B發送一個回應信號，在B的參考系當中以超光速移動，而在A的參考系當中則於時間上倒退，這樣會導致A接收信號比他原始發出的信號要早。如此，在所有的參考系上面，均違反因果律。數學的細節可以在快子電話文章中找到。

有爭議使用**范伯格反解原理**來避免上述的快子回到過去的信息悖論，范伯格反解原理陳述負能量的快子被送回*過去*試圖違反因果律可以被*反解譯*為正能量的快子在時間方向上*前進*。這是因為觀測者無法分辨快子的吸收及發射（absorption and emission）。對快子而言，吸收與發射的過程并無差別，因為永遠都存在低於光速的偏移，導致快子的時空世界線被改變，這對慢子（bradyon）或無質量慢子（luxons）來說，是不成立的。從*未來*試圖要去*偵測*快子（并導致違反因果律）將會導致*產生*相同的快子，並且將它向時間前進的方向送出（因而使因果律正確）。**范伯格反解原理**實際上有相當大的爭議性。

事實上，量子場論也爭議，就算是快子真的存在，快子也無法攜帶信息來以超過光速傳送信息，不論是快子量子場的微擾無法進行快於光速的傳播，或是快子根本就無法參與局部參考系。進行超光速信息傳播既然是不可能的，從根本上就避免回到過去的信息傳播佯謬。

在廣義相對論當中，對遠處的觀察者，建立粒子可以超過光速的時空是可行的。其中一個範例是阿爾庫維耶雷度量，另一個是虫洞及遍歷虫洞。不過，這些都不是快子運動的內涵，因為這些本地的參考系都沒有超過光速。

#### 快子凝聚

条目：快子凝聚
在量子場論當中,快子是一個具有虚数质量的量子場，通常是個張量場論，並且用於解釋自發對稱性破缺機制：這種場的存在暗示著場真空能的不穩定。該場域處於局部潛在能量最大值，有如一顆球擺在山頂尖上，任何的輕微搖晃（量子微擾）都會導致這個場以指數成長的振幅向下震盪：這將會導致快子凝聚。要了解到一旦快子場域達到其最小平衡能量，其量子態則不再是個快子，而是個正常的正數質量粒子，例如希格氏玻色子。

技術上而言，質量平方是有效勢能的二次微分，而一次微分的值是零。所以，快子場的二次微分是負值，含意是有效勢能處於一個區域最大值，而非區域最小值。因此，這種狀態是不穩定的，而這樣的場會向下滾動到另外一個區域最小值，而其量子態將會有一個非負值的質量，也就因而變成不是一個快子。

由於快子質量平方為負值，其具有虛質量的特性。就一般的規則來處理，可以解譯為具有複數質量的特徵，實質量的部分與正常無異，虛質量的部份可以成為decay rate的自然單位.

不過，在量子場論當中，一個粒子（單粒子態）被定義為在時間上具備有一個常數的狀態，也就是量子力學的哈密爾頓特徵值。不穩定粒子是一種僅於某段時間內接近常數的狀態。不過，其存在時間長到足夠被偵測到。這意味著如果其質量使用複數來描述，實數的部分必須大於虛數的部分。如果兩個部分都是相同的數值，這就變成在散射過程當中發生共鳴，而非是個粒子。因為這樣就會變成沒有足夠時間來測量其散射過程。在快子的例子當中，虛質量的部位遠遠大於實質量的部位，也就因此在量子力學當中，快子不能被視為是一種粒子。

需要強調的一項重點，在快子量子場論中，場的操作子都是類空，離散點之間依然是聯絡（或反聯絡），也因此，因果律依然是成立的。因此，信息的傳遞從來無法超過光速。

快子場論的範例是所有的自發對稱性破缺事件。在凝聚体物理学當中一個很著名的例子是鐵磁性，在粒子物理當中最著名的例子就是標準模型當中的希格氏機制。

弦理論當中的快子
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在弦理論當中，快子的解譯跟量子場論相同。不過，弦理論可以從根本原理上解釋并描述快子場論物理，並且對其場的作用進行預測。

快子場論在弦理論當中有許多種版本，分別表達不同維度下的弦作用。一般而言，弦理論認為，所有的粒子，包含了電子、光子、重子等等，都是在基底層次的弦震動的一種狀態。粒子的質量可由開弦震動時而引帶出質量，簡單說，質量之生成是由於弦的音符所造成的。快子經常性地出現在可被允許的弦狀態當中，有些狀態則具有虛質量。如果快子出現在弦物理的開弦震動狀態下，這標誌著所附著的底層弦系統機制處於一個不穩定狀態。這樣的系統將會衰減成為閉弦狀態或是穩定的D-膜。如果，快子處於閉弦震動模式，這表示時空結構本身處於不穩定狀態，一般而言，不確定它會向哪一個方向轉變，中子星超弦物理學認為閉弦快子衰變會產生導致中子星星爆的成因，也就是產生微型虫洞、Q-Ball、B-Ball及嬰兒黑洞。不過，如果閉弦快子處於奇點周圍，它將會把奇點給消解掉。

弦理論當中的快子凝聚作用，可以使得高維時空降低為低維時空，從而使得弦理論對許多現有的物理理論可以進行預測。

娛樂：科幻作品當中的快子
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条目：科幻作品中的快子
快子在許多科幻作品當中出現。它被科幻作品的作者用於做為一個建立超光速通訊的備用機能，不論是否其違反因果律。快子這個詞彙變成科幻泡沫劇的一個成分，不論實際內容是否大部分描寫與科技發展有關的主題。

在近期（2010年）的美國電視劇當中，《》的主題就是因為高能加速器對快子的實驗，無預警的快子閉弦震動波的影響，導致全球所有的人都受到影響（blackout），全球的人都停止活動兩分十七秒，活動停頓導致災難，因而使得數千萬人死亡，並且全球的人看到未來六個月後的事件發生影像（flash forward）。該科幻劇所使用的快子弦理論原理即為「快子電話」及「快子閉弦凝聚」。

相關條目
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* D-膜
* 無質量粒子
* 龐加萊群（Poincaré group）
* 超越性慢子（Superbradyon），另一類假想的超光速粒子
* 快子凝聚
* BPST瞬子
* 快子時空電話（Tachyon anti-telephone）

對照與參考
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1. ↑  音/ˈtæki.ɒn/，来自希腊语ταχυόνιον（*takhyónion*），源自ταχύς（*takhýs*），意為快、迅速
2. ↑  Bilaniuk, Olexa-Myron P.; 乔治·苏达珊（英语：）.. Physics Today. May 1969, **22** (5): 43–51. doi:10.1063/1.3035574.
3. 1 2  Bilaniuk, Olexa-Myron P.; Deshpande, Vijay K.; Sudarshan, E. C. George.. American Journal of Physics. 1962, **30**: 718ff. doi:10.1119/1.1941773.
4. 1 2 3  Feinberg, Gerald.. Physical Review. 1967, **159**: 1089–1105. doi:10.1103/PhysRev.159.1089.
5. 1 2 3  Peskin, Michael E.; and Schroeder, Daniel V. (1995) *An Introduction to Quantum Field Theory*, Perseus books publishing.
6. ↑  G. A. Benford, D. L. Book, and W. A. Newcomb, "The Tachyonic Antitelephone," Physical Review, part D 2 263, DOI: 10.1103, July 15, 1970, pp. 263-265
7. ↑ .  [2011-09-23]. （原始内容存档于2007-12-18）.
8. ↑  Grøn, Øyvind; Sigbjørn Hervik.. Springer. 2007: 39]. ISBN 978-0387691992.  引文使用过时参数`coauthors` (帮助)
9. 1 2  Jarrell, Mark.  (PDF): 7–11.  [2006-10-27]. （原始内容 (PDF)存档于2006-09-13）.
10. ↑  Chase, Scott I.. March  [2009-12-03]. （原始内容存档于2020-11-25）.  请检查`|date=`中的日期值 (帮助) 引文格式1维护：日期与年 (link)
11. ↑  Sen, Ashoke.. JHEP. 1998, **08**: 012. doi:10.1088/1126-6708/1998/08/012.

外部連結
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* 超光速（FTL）FAQ（from the Internet Archive）
* "Tachyon" （页面存档备份，存于） from Eric Weisstein's *World of Physics*
* Tachyon （页面存档备份，存于） entry from the *Physics FAQ*

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* 论
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粒子物理學 |
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| 基本粒子 | 

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| 费米子 | 

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| **夸克** | 
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* b

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| **輕子** | 
* e-
* e+
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* μ+
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* νμ
* vμ
* ντ
* vτ

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| 玻色子 | 

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| **标量玻色子** | 
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* g
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| 复合粒子 | 

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| **重子** | 
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	+ p
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	+ Σ
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* 离子

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量子场论 |
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