为什么说光速是宇宙中的极限速度

光速，299792458 m/s，一切物质的速度都超不过此值，是自然界存在的最大速度，光速不以参考系的不同而变化，不论你怎么做怎么测量，真空光速就是299792458 m/s，不大也不小。

以上就是爱因斯坦相对论成立的大前提，假如有一天发现有物体的速度大于光速了，那么也就是宣告相对论失败的时候了。不过，经历了这么多年的时间考验，我还是相信相对论应该是不会错的，了不起就像经典牛顿物理学一样，在一定范围内适用，是更高一级力理论的近似结果。我想，刚学过相对论的人，都会对时间膨胀，物体尺寸变短，质量变大等相对论效应感到十分新奇，但是人们却往往忽略了相对论的两大前提之一：真空光速为什么是不变的？为何不能再大一点或者在快一点？

这个问题就连爱因斯坦都不能回答，所以他干脆就直接把它当成了一个公理，即光速不变原理。当然，我们的智商还没爱因斯坦高，有时候就连相对论都似懂非懂，如果非要回答这个问题，就只能异想天开的想象一下，权作娱乐了：

我认为，是宇宙的本质决定了光速就那么大，我们的宇宙来自于一个致密奇点的大爆炸，这个奇点的初始性质，决定了光速的值就是299792458 m/s，既不能多一点，也不能少一点。假如宇宙空间不止三维，还存在着高维，而奇点也不止一个，那么这些奇点爆炸就可以产生多个宇宙，不同的奇点，其大小、质量、温度、类型等等都不一样，所以爆炸后物理学性质也不一样，导致各自宇宙的光速也不一样，我们宇宙的光速就是299792458 m/s。

如果继续问到底是奇点的那些性质就定了光速值，那就得等人类可以进入高维空间，亲自研究一个奇点的爆炸过程，才知道了。当然了，进入高维空间的方式就是速度快于光速，这样就可以脱离三维空间而进入高维。就像地球的第一宇宙速度就是7.8km/s，超过这个速度限制，你就会脱离地球进入太空。而这个速度就是靠地球的质量、体积、自转等物理性质计算出来的。

所以，想要知道为何光速这么大，还是研究一个奇点爆炸到宇宙诞生的过程，才能得出来一个解释。要不然，光速不变只能永远成为一个不能不能证伪的公理。

既然光速是宇宙速度极限，为什么宇宙膨胀速度大于光速？

光本身没有质量，所以光速会是宇宙中的速度的上限。

光速是目前已知的最快速度，难道任何物体或者物质就不能超过光速吗？其实是可以的，不过所需要的条件特别多。某一天万有引力在地球上消失，我们或许能够依靠科学技术制造出超光速的飞船。何为引力？就是我们在生活中经常提及到的万有引力，全名为：万有引力相互作用力。我们通常会意味引力是很重要的存在，主要原因是是在四种力里，引力是最早被人类熟知和了解的，它最主要展现宏观物质方面，在微观方面几乎没有它的存在。引力几乎随时随地的存在我们身边，它也是属于长程力范畴之内。

根据爱因斯坦的著作；广义相对论中写道，物质之所以存在于宇宙中的原因，宇宙中的物质和时间，就是科学界的时空，会产生弯曲的反应，这个现象在科学上是时空弯曲。时空弯曲是质量造成的最终的结果，时空弯曲这种现象最直观的体现在万有引力这个存在于我们身边的力。可以观察到的就是经常肉眼可见的天体星球， 根据物理学家牛顿的万有引力定律可以了解到。对某种物体而言，其引力的大小与质量是成正比的，与距离的平方是成反比的。在牛顿不断发展完善的经典物理学的过程中，物体的远动状态是绝对的方式存在的，宇宙中的任何物体都是这样的，静止是以一种相对状态的方式存在的。根据万有引力的理论公式：F=GMm/r （G为引力常数，M为天体质量，m为物体质量，r为物体到天体质心的距离）可以得出，当r一定时，只需要在乎物体的质量大小即可。  从牛顿的引力定律中可以看出，有一天万有引力消失的话，制造出超光速的飞船就可能变为现实，到那时，光速也不会是宇宙中的速度的上限了。

首先我想说的是，光的速度可以被超越！不要惊讶，这是真的，但我们需要在耍赖、作弊的情况下才能超越光的速度，这个我们后面在说。首先我们在非相对论的基础上解释下，为什么我们不能超光速？

人类的极限速度

目前人类所创造的速度极限实在粒子对撞机中实现的，粒子加速器是利用电场加速粒子，并且使用磁场将带电粒子控制在加速环中加速，这就是说磁场、加速环越大，粒子获得的能量越高，

大型强子对撞机中质子获得的能量是6.5 TeV，速度已经达到了0.9999999896c，299,792,455 m / s。这个数字一看这和光速基本没有区别，但确实没有达到光速。但质子还不是最快的人造速度。

还记得电子吗？一个电子比质子轻了1836倍！在LEP电子对撞机中获得的能量为104.5GeV，是人类有史以来最快的加速粒子，达到了0.999999999988c，299,792,457.9964m/s，仅仅比真空中的光慢3.6毫米/秒！

这时你可能会想，就差了3.6毫米每秒，这么难么？是能量不够吗？有没有更高能量的粒子？有！人类目前造不出来，但宇宙可以，大家还记得黑洞旋转的吸积盘的，磁场比人类创造的磁场强10亿倍，喷射出来的宇宙射线（质子流）能量可以一路飙升到10^19 ev以上！

宇宙的极限速度，为什么不能被超越？

这么高的能量为什么还是没有超光速，下面就说说到宇宙的速度限制或者说能量限制了。当一个粒子的所携带的能量在5×10^19eV以上时，宇宙就开始干预粒子，不让其超过这个阈值。就是我们所说的GZK极限值！

GZK极限是以提出者Greisen、Zatsepin、Kuzmin三人姓氏之首字母为名的理论上限，描述源自远处的宇宙射线应有的理论上限值。

当粒子能量高于这个极限值，在空间中就会和微波背景发射中的光子发生相互作用，并且产生一个中性π介子，一个中性π介子就会消耗135Mev的能量！知道粒子能量降低到允许的极限值。这个极限值意味着黑洞能量再怎么高，创造出来的质子速度为299792457.99999999999999999999918米/每秒。还是不能达到光速或超光速！

这时有人就想，那宇宙微波辐射有一天会不会随着宇宙的膨胀没有了？速度就可以超光速了？不是的，空间的膨胀只会让光子的能量更低，甚至膨胀到无限低，或者波长被拉到无线电波的不断，但永远不会让光子消失。这就是解释宇宙极限速度的一种方式，如果你想听相对论版本的，下面就是！但首先你要相信相对论是正确的。

相对论是怎么解释光速不能被超越的

宇宙的速度极限，我们通常称之为光速，是宇宙运行的基本原理。相对论说，当你走得越快，你在前进方向上的空间维度就缩小得越多，当你被外部观察者看到时，你的生物钟也会运行得越慢。换句话说，空间和时间并不是一个固定的背景，在这个背景上，所有的事情都以相同的方式发生。相反，时空可以被弯曲或扭曲。

如果你看爱因斯坦相对论的核心方程式，你会发现当你接近光速时，你前进方向的空间维度会缩小到零，而你的时钟会慢到停止。一个宽度为零，时间没有变化的参考系实际上是一个不存在的参考系。因此，这就告诉我们，没有任何东西可以比光速更快，原因很简单，间和时间实际上并不存在于这个点之外。因为“速度”的概念需要测量在一定时间内在空间中走过的距离，所以速度的概念甚至在物理上并不存在于光速度之外。事实上，“比光还快”这个短语在物理上是没有意义的。这就像是说“比黑还黑”。

你可能会说爱因斯坦的相对论是错的。但现在有如此多的证据都在支持相对论，如果它是错的，以光速不变原理构筑起来的相对论大厦早就垮了。

为什么说光速又可以被超越

前文开头我为什么又说可以超光速呢？其实关于关于“光速极限”这一原理，更准确的说法应该是：“在本地空间内，没有任何东西的速度能超过光速。”这意味着如果我们使用非局部尺度，我们确实可以获得比光速更快的有效速度。

例如，如果虫洞存在，你可以有一个从地球到北极星的捷径。与从地球到北极星而没有穿过虫洞的光相比，你的速度会更快。换句话说，你会先到达北极星。这样的超光速是允许的，因为你从来没有在局部空间超过光速。如果有一束光从地球发射到北极星，并和你一起穿过虫洞，你就不可能跑得过光。

再举一个例子，宇宙中有一些遥远的恒星，它们之间的碰撞速度比光速还快。这也是允许的，因为星系并不是本地速度。这些星系会人为自己相对于周围的空间根本就没有动，谈何超光速。

光速宇宙