咱平时看科幻片，里面的宇宙飞船 “嗖” 一下就能超光速飞行，感觉超酷。但在现实里，光速真能被超越吗？今天咱就从科学角度唠唠这个事儿。
从老早以前，科学家们就对光这玩意儿特别感兴趣。19 世纪末的时候，物理学家们发现光速有点不寻常。英国物理学家麦克斯韦提出了麦克斯韦方程组，统一了电磁学。这方程组一算，好家伙，光速在任何参考系里好像都是个常数，跟光源、观察者的速度都没啥关系。啥意思呢？就好比我拿着个手电筒，我站着不动，看到手电筒的光以光速往前跑；要是我坐上一个 0.5 倍光速向前飞的火箭，我再看手电筒的光，它还是以光速往前跑，而且在地面上站着没动的人看到的光，也是光速往前跑。这可太奇怪了，完全不符合咱平时的直觉啊，所以当时的物理学家们都不太相信。
后来，1887 年，迈克尔逊和莫雷这两位实验物理学家，想用迈克尔逊干涉仪测测光速跟地球公转速度有啥变化。结果呢，不管地球公转速度咋变，在地球上测到的光速那是一点儿都不变，始终稳稳的。这就说明光速跟地球参考系的公转速度真没啥关系，它就是自然界里一个特别特殊的速度。
到了 1905 年，瑞士专利局有个年轻人，叫阿尔伯特・爱因斯坦，他就正式承认了光速不变这个事儿，还把它当成一个基本假设，放进了他的新理论里，这就是大名鼎鼎的狭义相对论。狭义相对论有两大基本假设，一个是相对性原理，就是说物理定律不依赖于任何具体的惯性参考系，所有惯性参考系都是平起平坐的；另一个就是光速不变。但这两个假设看着简单，要同时满足可不容易，因为在牛顿的绝对时空里，这俩假设是互相矛盾的。所以要让它们都对，那就得建立全新的时空观。
根据狭义相对论，真空中的光速 c 是个常数，数值大概是 299792458m/s ，约等于每秒 30 万公里。爱因斯坦认为，这个世界上任何物体，不管是微观的还是宏观的，运动速度都达不到光速，更别说超过光速了。为啥呢？这里面学问可大了。
首先，从能量和质量的关系来讲。爱因斯坦有个著名的质能方程 E=mc²，这里的 E 代表能量，m 是质量，c 就是光速。这意味着能量和质量是等价的，还能相互转换。一个物体的质量乘以光速的平方，就是这个物体蕴含的能量。当物体加速的时候，它的动能就会转化成质量，质量越大，再想加速就越难。要是物体速度达到光速，那它的质量就会变得无穷大，而要让质量无穷大的物体再加速，就得需要无穷多的能量，可宇宙里哪有无限大的能量啊，所以从这方面来说，有质量的物体根本没办法加速到光速。
打个比方，一艘飞船刚开始质量是 1 吨，当它加速到 90% 光速的时候，质量就会增加到 2.3 吨；要是加速到 0.999 倍光速，质量更是一下子增到 22 吨。你看，越接近光速，质量增加得越快，需要的燃料或者能源就呈指数级增长，这谁能扛得住啊。
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其次，光速还和时空紧密相连。当物体接近光速的时候，会出现时间膨胀效应和尺缩效应。啥是时间膨胀效应呢？就是物体速度越快，时间流逝得越慢。要是你坐着飞船以 0.99 倍光速飞向 930 亿光年远的宇宙边界，飞船上的 1 年，地球上可就过了 14 年。要是飞船速度能达到光速，那对于飞船里的人来说，时间就静止了；要是超过光速，时间甚至会倒流。但这只是理论上说说，实际上根本做不到。尺缩效应就是物体在运动方向上的长度会缩短，速度越快，缩短得越明显。
从物理学的本质来看，光的本质是电磁波，光的传播和电磁场的变化有关。电子、质子这些粒子间的相互作用，传播速度也是每秒 30 万公里。要是超光速了，那就意味着信息传递得比电磁力还快，那整个物理定律都得重写，宇宙的基本框架可就全乱套了。而且光子是没有静止质量的，所以它能以光速跑，可其他有质量的物体，一开始就得克服惯性，根本追不上没质量的光。
不过，你可能会说，我在网上看到过 “光爆” 现象，这不就是超光速产生的吗？其实啊，这里面有个小误会。我们说的光速极限，指的是光在真空中的速度，光在不同介质里，速度会变慢。比如说在空气中，光的速度差不多是 1c （c 就是真空中的光速），在冰里大概是 0.77c ，在水中约为 0.75c ，在酒精里约为 0.73c ，在玻璃里约为 0.67c 。所以在介质里，有些微观粒子，像中微子，它质量极其轻微，几乎不受电磁力作用，运动速度接近光速，在水、冰、玻璃这些介质里，速度就可能超过光在这些介质里的速度，从而产生 “光爆” 现象，也叫切伦科夫辐射，看起来是蓝色闪光。但这可不意味着超了真空中的光速，它并没有违反爱因斯坦的光速极限理论，真空光速目前还是宇宙中运动速度的天花板。
虽然在常规情况下，光速没法超越，但科学家们也在琢磨一些特殊情况。比如说虫洞，理论上它能连接宇宙中两个特别远的地方，要是能通过虫洞，那从一个地方到另一个地方的时间就会大大缩短，感觉像是超光速了。不过虫洞这东西目前还只是个理论模型，要维持它稳定，需要奇异物质，也就是负能量，咱现在还没办法搞定。还有曲速引擎，通过压缩飞船前方的时空，扩张后方的时空，让飞船在一个 “曲速泡” 里移动，这样飞船本身在局部时空中没超光速，但整体上能实现超光速移动。可这同样面临能量需求巨大的问题，原始理论需要大量负能量，改进版的也得要行星级质量的能源，以咱们现在的技术，根本实现不了。
所以啊，从目前的科学理论和技术水平来看，光速真不太可能被超越。但科学这东西，就是不断探索未知，说不定哪天，科学家们就找到新办法突破这个限制了呢。要是你对科学感兴趣，想了解更多有趣的知识，就赶紧点赞关注我吧，以后还有更多好玩的科学内容分享给你，祝你生活愉快，每天都有新收获，日子越过越红火！返回搜狐，查看更多