你在光速飞船上奔跑，速度超过光速了吗？

简单回答，没有超过光速。

虽然答案很简单，但里面涉及到的东西很多，这里有必要进行详细分析。

爱因斯坦的狭义相对论告诉我们，光速是宇宙最快的速度，任何物体的速度都不可能超过光速，这就是所谓的“光速限制”。

不过除了光速限制之外，光还有更根本的性质：光速不变。

光是很特殊的东西，在任何情况下观察光速，都是一个常数。说白了光速是绝对的，与其他任何速度叠加之后仍旧保持光速不变。光速的这种特性，在麦克斯韦方程组推导出来的光速计算公式中，也有体现。

光速的这种特性完全违背了我们的日常生活经验。平时我们所讲的速度都是相对的，都需要有参照系才有意义。

比如说，你驾驶一辆小汽车高速行驶，你朋友坐在副驾驶。你眼里所谓的“高速”只是相对地面而言，在地面上的人看来，你的速度很快。但对于在你朋友眼里，你的速度为零，你是静止的。

这就是参照系选择的重要性，如果不指定参照系，速度就没有任何意义。而平时我们都会默认地面为参照系，因此一般不会再强调这一点。

但是，光速就很特殊，它根本就不需要参照系，或者说在任何参照系下测量到的光速，都保持恒定不变。

举个例子，哪怕你以0.99倍的速度追赶一束光，在你眼里，这束光的速度仍旧是光速！

说到这里，就有必要分析一下低速世界与亚光速世界的区别了。

在低速世界里，牛顿经典力学对速度的叠加计算，采用的是伽利略变换，说白了就是V=V1+V2。比如说你我分别是每秒5米的速度反方向奔跑，那么外人眼里，我们两人的相对速度就是10米每秒，这很好理解。

不过，这只是在低速世界。如果速度足够快，来到亚光速世界，一切都大不一样了。在亚光速世界，速度对时间和空间的影响不可忽视，而时间和空间的变化当然会反过来影响速度，因为速度与时间和空间（距离）息息相关。

正因为亚光速世界里，时间和空间发生了明显改变，因此低速世界的伽利略变换不再适用了，必须用更精确的洛伦兹变换才行。

洛伦兹变换下的速度叠加公式，就不再是简单的V=V1+V2了，而会复杂一些，加入了光速这个参数，但其实也不是很复杂，初中数学就能理解了。

从洛伦兹变换公式可以看出，如果物体的速度远低于光速，那么公式中的分母就会无限趋于1，于是公式就会简化为伽利略变换了。

这也说明，伽利略变换只是一个近似值，是洛伦兹变换在低速世界的近似值或者特例，在亚光速世界误差会很大。而由于我们平时经历的速度与光速相比实在太低了，完全可以忽略不计，因此，平时生活中，伽利略变换已经足够用了，也足够精确了，没有必要用更精确的洛伦兹变换。

不过还是拿上面的例子来讲，你我分别是5米每秒的速度反向奔跑，严格来讲在静止的外人眼里我们两人的相对速度并不是10每秒，而是比10米每秒略小，但是差异微乎其微，完全可以忽略不计，现实中根本测量不出来，也不会对我们日常生活有任何影响。

再回到一开始的问题，且不说飞船的速度能不能达到光速，即便能达到光速，你在光速飞船上奔跑，在外人眼里，你的速度也不可能超过光速，利用洛伦兹变换公式来计算，你的速度仍旧是光速。

能够看出，宇宙中存在光速限制，但光速限制更根本的原因还是在于光速不变。世界上所有的速度都是相对的，唯独光速是绝对的。其实这样也挺好，毕竟如果任何速度都是相对的，我们也会很苦恼，就好像没有对错之分一样，无法准确描述物体的运动。

好在光速是绝对的，光速就像一把宇宙速度的“标尺”一样，可以供我们参考利用，任凭世界如何变化，唯独光速岿然不动，给人一种“万变不离其宗”的感觉，让人很“踏实”！

最后我还要强调一点，在过去的科普过程中反复强调过。

光速限制只适用于惯性系，而惯性系也是狭义相对论的前提。也就是说，所谓的光速限制并不是绝对的，只是在惯性系里，光速是无法超越的。

这就意味着，在非惯性系里，光速当然是可以超越的。比如说，宇宙膨胀的速度，就远超了光速，因为宇宙的膨胀过程其实就是时空的不断扩张，而时空本身并不属于惯性系，因为不受光速限制的制约。

非惯性系，是相对某惯性参考系作非等速直线运动的参考系，比如说，加速转动的参考系，，加速振动的参考系，一个随机任意加速运动的参考系等等，都属于非惯性系。

我们可以通俗把非惯性系理解为“受到外部合力不为零”的参照系，或者非静止匀速直线运动高的参照系。根据爱因斯坦的广义相对论，非惯性系一定会扭曲周围的时空，时空并不是平直的。既然时间和空间发生了改变，在惯性系中的观测者眼里，速度当然会发生相应改变，狭义相对论也不再适用了，需要用广义相对论去解释。

其实广义相对论就是狭义相对论的升级版，把惯性系推广到所有的参照系，利用等效原理，把引力等效为惯性力。

来自：宇宙怪谈

作者：Mr.zhu

发布时间：2025-04-08 22:23:45