为什么光速不可超越(超越光速可能吗)

爱因斯坦的相对论早已家喻户晓。或许你不太能理解相对论，但你肯定听说过。

而相对论中有一个非常重要的思想：光速极限。也就是说，光速不可超越，是宇宙速度极限（信息传播速度极限）。

那么，为什么说光速是宇宙速度的极限？为什么光速不能被超越呢？

肯定有非常专业的书籍给予解释，但通常会涉及到晦涩难懂的公式。这里就尽量通俗地来解答一下。

通俗，意味着不可避免地会出现不太严谨的地方，请大家谅解。

简单来说，光速不可超越是实验发现的。

相对速度大家都能理解，上过小学都能明白。

最简单的，我俩同时以5米每秒的速度反向奔跑，相对速度就是10米每秒，地球人都知道。

而光速不可超越恰恰是通过相对速度发现的。

具体来讲是这样的。

我们都知道，地球在不停地自转。在日出时，实际上我们在朝着太阳的方向运动。相反，日落时地球在不断地远离太阳。

太阳一直在发光，如果我们把太阳光看做一颗颗子弹，很容易得出以下结论。

日出时，由于地球朝着太阳运动，太阳光“子弹”的速度会变快。反之，日落时地球远离太阳运动，太阳光的速度会变慢。

这样的结果非常符合我们的日常生活认知。

一百多年前的20世纪初，有科学家确实做了这个实验，但结果让人完全意想不到。

两次测量到的太阳光速度完全一样，而且这个速度就是光速！

这说明什么？把这样的测量结果放在现实生活中，还拿一开始我俩奔跑的例子来说，就等于说是这样的：

你我两人逆向奔跑，速度都是5米每秒。然后再以同样的速度同向奔跑，结果我们两人的两对速度都是一样的。

你会是什么感受？会不会说“数学是体育老师教的？”

但事实摆在那里，对于太阳光来说，确实如此，我们不得不承认，尽管测量结果的确让人匪夷所思。

当时的科学家对于这个结果也是坚决不承认（换作谁也都不会承认，毕竟根深蒂固的绝对时空观影响如此深远），他们认为一定是实验过程出了什么纰漏，但反复测量结果仍旧如此。

科学家们甚至最后提出一种“绝对参照系”来迎合离奇的实验结果，这个绝对参照系就是“以太”。

但后来发现以太的出现，不但没能解决实际问题，反而带来更多的麻烦。

这时候，一位名不见经传的瑞士专利局职员发表了一篇论文。

论文指出，既然你们已经发现了无论如何测量光速都是不变的，何不直接假设光速就是不变的，在任何参照系下，光速都是不变的。

这位职员就是爱因斯坦，他用“奥卡姆剃刀”一下把以太“咔擦”掉了，由此相对论开始横空出世。

光速不变，意味着很多，绝不仅仅是“光速在任何参照系中不变”那么简单。下面就举一个简单通俗的例子。

我打开手电筒，在我眼里手电筒的光线飞行速度是C。

在我打开手电筒的同时，假设你和光线（手电筒的光线）同时飞行，你的速度是1/2光速。

根据光速不变原理，你眼里的光线速度也是光速C。

如果我看到光线飞行了2公里，很容易算出你飞行了1千米。那么在我眼里，你看到的光子飞行了多远呢？

由于在我眼里，你和光线是同向飞行，相对速度是1/2，当然在我眼里你会看到光子飞行了1千米。（注意我多次强调的“在我眼里”）

根据光速不变原理，2公里除以我的时间=1公里除以你的时间，而且两者都等于光速。

很明显，上面的等式想要成立，我的时间必须要比你的时间更快。也就是说，你的时间相对我来说变慢了！

这就是钟慢效应的通俗解读。不需要复杂的公式推导，也不需要高等数学。（正如我刚开始所说，通俗的东西通常不太严谨。刚才我的推导过程却是不太严谨，至于为什么先留个悬念）

肯定会有人提出这样的疑问，刚才我举的例子中，为何要多次强调“在我眼里”，主要是明确一个参照系，不然的话，来回切换参照系，会变得非常复杂，而且容易出错，很多人不理解相对论，很大一部分原因就是不由自主地来回切换参照系，而他自己浑然不知。

还拿刚才我举的例子来说，“在我眼里”你会看到光子飞行了1千米，但是根据光速不变原理，“在你眼里”光线飞行了2千米，，两者并不矛盾，因为你和我是两个完全不同的参照系。

这里需要再强调一下，为什么叫“相对论”？就是因为没有所谓的“绝对参照系”，每个参照系都是等价的，也是平等的。而且在每个惯性参照系中，一切物理定律都成立，每个参照系测量到的光速都是一样的。

说白了，在任何参照系下（广义相对论的推广，把惯性参照系推广到一切参照系），任何物理定律和实验都能得到相同的结果。

正如刚才的例子，我是以“我”为参照系来分析的，当然你完全可以用“你”为参照系来分析，没有问题，但结果还是一样的，具体分析过程不再详述，有兴趣的朋友可以试试看。