新近的探测结果表明，宇宙中一些遥远的辐射源一一类星射电源（亦称类星体）的膨胀速度竟比光速快得多，从而向爱因斯坦相对论的正确性提出了挑战。
任何物体的运动速度都小于光速，这一点正是阿尔贝托 · 爱因斯坦相对论最基本的结论之一。因而当一些读者翻开最近一期《自然》杂志，看到射电天文学家已经在类星体3C273内部发现两个射电源正以10倍于光速的速度互相分离这一方面资料时，不禁会大吃一惊。在这之后，各种报纸和电台的渲染更使“超光速”类星体成了风行一时的话题。可是令人奇怪的倒是那些天文学家和物理学家，他们既没有为此感到十分不安，也没有激动得提出要修改爱因斯坦的相对论。
天文学家和物理学家这种明显的迟钝，有两方面的原因。首先，射电天文学家知道在类星体中存在超光（比光还快）速度已为时十年了。所以尽管新近对于类星体3C273的观测结果无疑是迄今为止最好的证据，他们也只是把它作为存在超光速度的证据记录下来而已，并没有把它看作是一项新的发现。再则，已有一种理论可以简单地解释，当射电源真正的实际速度略小于光速时，我们怎么会探测到它们的运动速度明显地大于光速。
类星体是星系的爆炸中心。每个类星体是一个不大的明亮的天体，其直径只有几光年，可是却比周围由亿万个星体所组成的星系还要亮100倍。大约在一百个类星体中就有一个是很强的射电源。射电发射可能产生于类星体中光能高度集聚、活动异常剧烈的中央核心，也可能产生于巨大的星云状色层或者两边相距达几百万光年的外部边缘。这些天然的射电发射都是起源于磁场俘获到高速电子，结果产生了这种称之为同步加速发射形式的射电发射。
有数十年时间，射电天文学家不知道电子是怎样从类星体的中央“能室”移动到肴辐射现象的外部边缘上去的。但在最近，经过改进而提高了分辨能力的射电望远镜揭示了把类星体核与外部边缘连接起来的细长“喷射管”。这些“喷射管”无疑就是从类星体核发射出来的高速电子束，它们带着巨大的能量射向外部边缘，使其迅速膨胀。
如今，大部分天文学家已经把注意力从外部边缘转向类星体最内部的核。能量就是在核内产生并以辐射和电子射束这两种形式向外传播的。研究各种不同波长辐射的天文学家互相弥补了各自的研究成果。光学和紫外线天文学家能够研究光谱线，并从此察知类星体核周围气体云的运动和温度，他们还能探测来自类星体核方向、包括同步加速射电波的背景光线。而X射线天文学家则可以探测到类星体中央最高能区域发出的同步加速X射线。最灵敏也最成功的爱因斯坦天文台已探测到它考察的每一个类星体所发出的X射线。正好在阿尔贝托 · 爱因斯坦诞生一百周年前夕发射的探测卫星，发现一些类星体发出的X射线可以在1个小时左右的时间尺度上发生变化，这就说明类星体中央最高能区比原先估计的要小，并不比木星范围来得大。以上各种观测结果表明，类星体的中央“能室”是一个由高温气体所组成的圆环，而环的中央则是一个致密的、质量至少是太阳质量十亿倍的黑洞。根据这一模型，这个异常粗大的圆环，犹如一台环形加速器，而电子束就是在这台加速器的圆环内像漏斗似的由里向外被黑洞不断加速后发射出来的。
有关类星体的详细情况
然而，以上这些说法都还只是间接的推论。因为无论是光学天文学家还是X射线天文学家，实际上都无法描绘出任何小于1角秒尺度范围内的细节。这就意味着，即使对于像3C273这样一个靠近我们的类星体来说，也无法描绘出一万光年尺度范围内的细节。射电天文学家虽则可以分辨小得多的尺度，但是仍然未达到能够描绘类星体气体圆环图像的水平。射电望远镜的分辨能力取决于它的总体尺寸相对于接收波波长的大小。射电天文学家能够把坐落在相距很远地区的射电望远镜有效地链接起来，组成一个总体尺寸相当于一个洲，甚至相当于地球那么大的射电望远镜（见New Scientist，89卷，796. 页）。应用这种长基线干涉测量（VLBI）技术，天文学家就能分辨出1/1000角秒范围的细节了一对于3C273，这就相当于10光年尺度范围。
1970年前后，第一批VLBI观测数据表明有几个类星体的核内含有一个以上的射电源。可是这些观测结果仅仅是由一对链接起来的射电望远镜测出的，所以不可能用来绘制有关射电源的确切图像。射电天文学家力所能及的事情是建立一种简单的模型，使它能吻合从这两台望远镜中观察到的结果。其中最简单的一种模型就是假定每个类星体中都有二个小射电源。一般说来，这种模型已能相当好地吻合于所观测到的现象。天文学家们可以根据这一模型来核算类星体中两个射电源间的距离。
又过了几年，新的观测数据表明某些类星体的射电发射结构已发生了变化。虽然这些数据仍然吻合于双射电源模型，但是这一次两个射电源相离更远了。这时，就产生了一个令人难以解释的问题：如若这两个射电源仍然是以前所看到的那两个，只不过是简单地分离开去，那么算得的结果是，它们互相分离的速度竟几倍于光速。
对上述问题，一种早期的解释是“圣诞树模型”——这是根据人们熟悉的、饰有时明时熄小灯的圣诞树来命名的。这种模型认为，类星体含有几个能独立发光的“能室”。年复 一年，天文学家所探测到的并不是同两个射电源，他们所测到的也许只是这几个射电源中碰巧在我们观测瞬间同时亮度最大的那两个射电源间的距离。按照这种解释，所谓“膨胀”仅仅只是一种假象。
“圣诞树模型”预言：当你对类星体进行第二次观察时，将会像碰巧看到两个射电源互相分离那样，碰巧看到两个射电源互相靠近。然而，更多的VLBI观测结果终于还是否定了这种模型，因为天文学家发现具有易变核结构的类星体只吻合于双源间距不断增大的模型，并且增大的速度一般是均匀的。其中最有说服力的证据涉及到类星体3C345的中央区域，天文学家花了整整七年时间对那个区域作了24次观测，其结果都正确吻合于以很均匀的速度互相分离的双重源模型，测得的分高速度7倍于光速。显然不能把这种现象说成是那些位置固定的射电源偶然发光所致的结果。
到1977年，射电天文学家已开始承认在3C345，3C279和3C273这三个类星体中确实存在着明显的超光速度。而一些理论物理学家对此提出了不同的见解，他们认为类星体离地球的距离比原先估计的要小得多，所以通过计算得到的类星体内部的距离实际上也就要小得多，相应地两个射电源互相分离的速度也就要低了，就不至于超光速了。有关类星体间距方面的这些争论曾在二十世纪七十年代盛行一时，但现今这场争论事实上已平息下来了，这是因为有几乎无可辩驳的证据可以表明类星体确是处在原先测定的大距离上。这整个插曲，从要解决是否存在超光速度这一意义上来说，纯粹是一场扯皮。因为人们最早知悉的一个超光速运动的例子并非在类星体中发现的，而是在射电星系3C120中发现的，并没有人因此而怀疑过这个星系离地球的距离。此外，新近对于3C273的观测结果已经揭示了在这个类星体周围有星系存在，而这个星系的光谱又表明它确实是处在原先已确定的距离上。
直到现在，只有少数天文学家已经表示对吻合VLBI数据的模型有所怀疑。因为这种模型试图用简单的双射电源去凑合实际上肯定是相当复杂的结构，这显然是不可信的。最近公布的关于3C273的观测结果才是十分可靠的（Nature，290卷，365页）。来自加利福尼亚理工学院的一个天文小组已利用好几台射电望远镜同时对这个类星体进行了观测。这样，他们就可以把4台射电望远镜互相链接组成6对干涉测量仪；5台射电望远镜则可以组成10对。有了如此多在不同的望远镜间距下同时测得的数据，就有可能把这些数据加以处理从而得到一幅有关3C273中央区域的合乎实际的辐射图，而无需再利用那种简单的双重源模型了。此外，由于利用了这种互相链接的仪器，这个小组就能对仅用一对干涉测量仪是无法发现也无法校正的一些因素加以考虑并给以校正，诸如望远镜上方大气层射电折射率的变化。
最亮最理想的考察对象
这个小组决定选择3C273作为他们考察的一个理想的射电源，因为它是离地缘最近的明亮的类星体，仅仅只相距30亿光年，而且人们早就探悉它的内部存在着超光速运动。这些天文学家在1977年，开始利用坐落在美国和其他国家各地的许多台巨型射电望远镜以及目前世界上最大的全方向射电望远镜，对3C273类星体进行了多次观测。
有关3C273的第一张辐射图表明，这个类星体中有一个明亮的射电源和另一个在62光年之外的碏淡的射电源（这就附带肯定了早先那种吻合VLBI数据的简单双重源模型的价值）。从顺序记录了整整三年观测结果所得到的五张辐射图来看，这一对射电源正在不断地互相分离。到1980年7月，两者的距离已达87光年。其运动速度竟十倍于光速——甚至比早先的简单双重源模型所试图指出的速度还要大。
天文学家认为，那个明亮的射电源是这个类星体真正的核，而另一个微弱暗淡的射电源是核射出的电子束的一个集聚“结节”。在这之前，分辨率较低的射电观测结果已经表明，这股电子射束发自类星体中央区域，并沿着指向暗淡射电源的方向喷射的。
射束中的电子应以十分接近光速的速度移动——但肯定不会比光癥快。并且根据计算速度方面的经验，假如这股射束不是横向穿过我们的视线，而是沿着指向或背向我们视线方向移动的，那么我们直观地觉得所测得的射束的速度要比其实际速度还要来得小，这样测得的速度也就不可能超光速了（见图）。以上结果是假设我们进行一次瞬时测量得到的——这意味着电子射束的速度比我们用以测定电子射束方位而接收的射电波的速度要慢很多很多。但是，由于3℃273中电子射束的速度几乎和射电波的速度一样快，而我们正是根据这一点来计算束移动的长度，这就导致了下面这样一个显然似是而非的结论：同一电子射束沿着与视线成某一角度方向运动的速度看来要比沿着垂直于视线方向运动的速度大——正是这个原因，原本移动得比光速慢得多的电子束看，上去也会是超光速的，并且电子射束越偏向我们，所测得的速度就越快。天文学家认为3C273明显膨胀的原因就在于：3C273中电子射束的方向肯定是非常接近于我们的视线方向，并且不超出12°偏角范围。
至今这个解释还没有遇到什么实在的问题，天文学家们当然也准备接受这种观点。决定性的考验在于是否所有的超光类星体中电子射束的方向都近于我们的视线方向。但是，至今还没有一个独立有效的方法来确定射束在三维空间中的方位，所以证据不得不是统计性的。假如像我们所预料的那样，类星体的取向是随机的，那么将没有几个类星体中的射束会是指向我们的，所以在已发现的类星体中应该只有很小比例能表现出超光速度。虽然到目前为止仅仅只发现了三个超光类星体这一点是令人鼓舞的，但有关类星体的统计数据仍然不足以检验这个预言。不管怎样，加州理工学院的小组仍然强调指出：离我们最近的非常明亮的这个类星体3C273应该有一个几乎直接指向我们的射束，它的异常光辉也许就是它相对于我们取向的另一个结果然而这种说法可能再引起关于类星体的大部分光究竟是否同电子束一致的方向传播这一方面的争论。
无论如何，来自射电天文台的消息还是明确的：无需不安，爱因斯坦仍然是正确的。在考察类星体的20年历史中，已有好多次从各个方面对爱因斯坦相对论提出了怀疑，然而每一次它们都被排除了。它们像“超光速度”那样使人入迷，大概也像“超光速度”那样仅仅是表面上违背相对论，而实质上并非如此。
[New Scientist，1981年6月25日]