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20世紀初，著名物理學家愛因斯坦提出了劃時代的物理理論---相對論。100多年以來，相對論不但開闢了物理理論研究的新紀元，還在很多領域尤其是天體物理學中得到重要的發展。 然而100多年來，對於相對論的爭論從來沒有停止過。
作為狹義相對論的一個推論，光速是一切物質運動的極限。於是，超光速研究成為物理學研究中的一個禁區。 然而很多物理學家認為，量子力學與相對論很難協調。基本原因之一，量子力學具有非局域的特性，即允許有超光速的物理聯繫。
2016年8月，中國成功發射全球首顆量子科學實驗衛星“墨子號”。量子領域的非局域加密技術的應用有望取得突破，相關的“超光速通訊”研究也備受關注。
張操教授研究超光速問題已經有50多年。張操認為，“非局域”的超光速物理作用，不僅僅在量子力學領域存在，並且在宏觀世界也存在。例如，牛頓的萬有引力作用就是一種“非局域”的物理作用。因為只要存在引力源，空間中就到處存在引力場。在電學中，庫侖場以及低頻交變電場也有類似的性質。張操教授與合作者在最近3年在復旦大學等實驗室做了實驗，實驗結果表明：在特定的電路參數情況下，交流電的速度可以超過光速20倍以上。這就是說，交流電在金屬導線中可以超光速傳輸信號和電能，這是一種宏觀非局域性效應！
出生于1942年的張操是美籍華人(英文名Tsao Chang)。在1980年，乘中國大地上的改革開放的春風，張操有幸得到了胡耀邦總書記的親自關心，作為訪問學者前往美國進修了近二年。回國幾年後，他得到美國二個大學的邀請，作為客座教授去美國講學，後來在美國 Alabama 大學從事空間物理研究。2013年，他曾經受聘為復旦大學現代物理研究所的外籍客座教授。 現在他是上海老科技協會的科學顧問。
在中國與美國，張操教授曾教授過電動力學，近代物理等課程，發表過研究論文三十多篇。張操最擅長的領域是超光速研究，在該領域的論文中，最早的是發表於1979年的《A New Approach to Study the Superluminal Motion》，中文譯名《超光速運動的新途徑》。文中介紹了一種推廣伽利略變換的時間，當採用這種時間定義時，在任何慣性系觀測到超光速粒子的運動，其時間箭頭都是正向的。這樣，就克服了超光速理論中時間倒演的困難。在1985年的一次國際學術會議上，他預言了中微子是超光速粒子。在2000年，他與復旦大學資深教授倪光炯合作研究了超光速中微子的量子方程。
經過幾十年的研究，張操在超光速研究上又有了重大的實驗突破。在2015年2月份，張操與復旦大學研究生廖康佳以及樊京博士在開源期刊《現代物理》上發表了論文“導線中交流電場時間延遲的測定”。後來他們又發表了6篇論文。
例如張操與他的3個合作者在2017年3月在《前沿科學》期刊發表了“交流電超光速的實驗研究”。
根據實驗結果，張操指出：交流電源產生的電動勢在電路內產生了交變電勢差以及縱向電場。 交變電場在金屬導線內帶動了電子運動，產生了電流和電功率。交流電(功率)的速度不是常數，它與電路參數相關。在大多數情況下，交流電的速度是低於光速的。但是在特定的電路參數情況下，交流電的速度可以超過光速20倍以上。這就是說，交流電在金屬導線中可以超光速傳輸信號和電能，而光速並不是一切物質運動的極限。
張操的結論是由實驗獲得的。關於實驗的方法，他表示：“這個實驗簡單可靠，優點是實驗結果很穩定、容易重複。” 同時，他指出了實驗的幾個特定條件。
首先，由單根漆包銅線構成回路，單根漆包線的總長度小於10米；其次，構成電路回路的線間尺度小於3米，導線間的分佈電容可以忽略;再次，選用交變電信號的工作頻率小於2MHz。工作頻率越低，效果越好。最後，電路中採用大電阻，微電流，接收端的電阻為1MΩ。
“正是在上述特定的條件下，我們的實驗發現了低頻電信號在導線中的傳播速度超過光速20倍。” 張操介紹說，人類雖然天天在使用各種電路的電器，可是對於低頻電信號在導線中傳播速度的研究很缺乏。他認為，縱向交變電場在金屬導線中可能超光速傳輸信號和能量，這是物理理論中被長期忽視的解。電路中的交變電場信號既不是電磁橫波，也不是縱波。交變電場信號和電能是導線中每一部分的電場帶動電子在進行“縱向同步震盪”。 也就是說，這是一種非局域性效應！
在美國的陸綺博士為這個實驗繪畫了很好的示意圖：
這裡首先說明一下光波（電磁波）與金屬導線裡交變電場是有區別的。家用的電燈發出的是光波。電燈光在空氣中（接近真空）是直線傳播的。光波是橫波，也就是說，在光的傳播方向上，具有橫向的電場分量以及磁場分量。光速雖然很快，1秒中可以跑30萬公里。然而，如果在1納秒的短時間裡，僅僅跑30釐米。
金屬導線裡交變電場的速度是多數呢？很少有人研究。例如家用交流電源的插座二端，是一個交變的電偶極子，電插座二端附近有交變電場。然而，這個交變電場的速度是很難測定的。
當交流電源連接上導線和負載（電阻）以後，因為金屬導線中存在大量電子，在導線中的交變電場的速度是可以測定的。上面是實驗的示意圖。在示意圖中，用箭頭線的長度來表達交變電場的速度。（如果用箭頭線代表光速，長度僅僅0.3釐米）。另外，我們用時鐘指標5分鐘代表1納秒。導線中的小人代表電子，它們跑的速度很慢，每秒不到1毫米。如果交流電源的頻率是1MHz, 那麼一個週期的時間是1微秒。上圖中畫出的是前半個週期（0.5微秒）的電場方向以及電流方向。交變電場帶動了電子，產生了電流以及電功率。
對於該實驗，有學者提出另一個問題：交流電超光速實驗中什麼是客體?對此，張操表示，自然界的客體有兩種形式。一種是有靜止品質的有形物質，如電子、原子、分子等等;另一種是沒有靜止品質的無形物質——乙太(即物理真空，表現為物理場)。現代物理學已經承認真空不空，因此，與其承認“物理真空”是“介質”，不如承認乙太是客觀存在的無形物質。“就本實驗而言，客體主要是導線內部的電場(電場是單位長度的電勢差;電勢差又稱為電壓)，交流電的速度由導線內的電場決定。電場則帶動了導線內的電子，產生了功率。”
張操還指出，實驗的出發點是電阻-電感（RL）交流電路的電壓方程，其中包含了歐姆定律，而歐姆定律是與麥克斯韋方程相互獨立的定律，它不服從洛倫茲變換。因此張操認為，狹義相對論不適用於電路。關於電路中的歐姆定律不服從洛侖茲變換，很少有人注意到，教科書裡也沒有提到。然而，這個問題的確是個重要問題。因為我們每天都在使用電器，如果相對論不適用於電路，那麼相對論的適用範圍就很有限了。也因為相對論不適用於電路，在特定條件下，交變電信號有超光速現象，也就合情合理了。
樊京博士在南陽理工學院的實驗室重複了張操與廖康佳在復旦大學的實驗。 他評論說：首先要確定實驗測量的正確性，然後再討論理論解釋的正確性。不能把兩個討論混為一談。根據樊京的重複測量，他指出實驗測量沒有問題。現在示波器的時間解析度可以輕鬆達到0.5 ns(納秒)。有些人認為幾十納秒的時間差測不准，這是上個世紀的概念。樊京指出，實驗結果和電路理論完全一致，這沒有什麼好奇怪的。電路理論可以明確計算電感（和電容）的相位移動，而張操他們實驗中的相移是由於交變電信號通過一定長度導線的電感引起的，也就是說實驗中測量到的時間差是由導線的電感引起的。 電路理論經過了上百年的無數次的驗證，可是說是千真萬確。有些人試圖用傳輸線理論來涵蓋電路理論，這是不正確的。
對於在實驗室內的電路實驗，研究電路的專家經常採用集總元件電路模型，這個電路模型是不計算導線長度的。張操指出，集總元件電路模型不考慮導線長度，其實它隱含了一個假定：交變電信號在導線中的速度是無窮大。所以張操他們的實驗結果表明，在特定條件下交變電信號在導線中的速度超光速20倍以上，這不僅是合理的，而且也是對集總元件電路模型的改進。
張操說，他承認愛因斯坦是一個科學偉人，可是不能把愛因斯坦神化。同樣，任何物理學理論都有一定的適用範圍，不能把一個理論的推論作為放諸四海而皆准的真理。張操說：“值得強調的是：我們實驗中的採用的理論公式是電路理論的基本公式，它是與麥克斯韋方程組相獨立的。所以，交變電場的感應速度與電磁波的速度沒有相關性。實驗中測量到的是電場的速度；而真空光速僅僅是一個參考量。對於6米的長度，光的傳輸時間是20納秒。我們實驗中測量到時間延遲僅僅是1納秒左右，這要歸功於本世紀以來示波器技術的進步。”
張操他們的交流電速度可以超光速的實驗，已經有5個以上實驗室的重複。信不信，由實驗說話。
從人類每天的實際活動，我們知道：時間是單向的，它代表萬物運動的順序性。時間的單向性本來就是一條公理，它與人類的活動無關。
從物理學的量化角度，時間也是比光速更加基本的物理量。狹義相對論的時間定義不是時間的唯一定義。
因為這個實驗是中國原創的實驗，又有重大的科學意義，所以，張操和他的合作者希望與電路專家和電磁學專家一起共同研究，爭取為電路理論以及物理學的發展提供新途徑。他們也向中國的科學界呼籲：請有條件的實驗室進行更多的條件試驗，請有關科研部門及時召開研討會。
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胡昌偉， 2018-7-1
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