深度分析：在一艘光速飛船上奔跑，你的速度就超光速了嗎？

說實話，只要看到光速以及超光速飛行的問題，我就會很“興奮”，不由自主地想對這方面的問題進行科普。當然科普的時候還是以老生常談的相對論為核心，沒有辦法，相對論誕生一百多年來受到了無數質疑，但直到今天仍舊屹立不倒，本身就說明相對論值得信賴。

因此，即便真的存在光速飛船，你在飛船上奔跑，無論從任何參照系來看，你的速度都不會超過光速。

當然，有伙伴們肯定會質疑：你就這樣簡單的用相對論否定了超光速的可能性，也沒啥意思，怎么不具體分析一下為什么沒有超光速？

那好，下面就具體分析一下。首先我們從潛移默化影響我們的絕對時空觀開始說起。

在牛頓力學體系下，我們是如何計算兩個運動物體的相對速度呢？說白了就是伽利略提出的相對性原理，用公式通俗表達就是V=V1+V2。

伽利略變換其實設定了一個基本前提：時間是絕對的，宇宙中的任何兩個物體的時間流逝速度是一樣的。

愛因斯坦提出相對論之前，包括伽利略牛頓在內的所有物理學界大佬都認為時間是絕對的，時間就像發射出去的箭，永遠只會向前，而且“時間之箭”在每個人眼里的速度都是一樣的。

直到麥克斯韋建立了電磁學，物理學家們才發現有一些不協調的地方。

我們都知道，麥克斯韋統一了電磁學，并通過麥克斯韋方程組推導出了電磁波的傳播速度，也就是光速，它是一個常數，只與真空的介電常數和磁導率有關，或者意味著無論在什么情況下，光在真空中的速度都是恒定的。

顯然，光的這種特性與人們一直以來對波的認知有出入，在人們的固有印象里，波的傳播都需要介質，比如說水波的介質就是水，聲波的傳播介質是空氣，水和空氣都不會隨著波的傳播而移動。

光也是一種波，屬于電磁波，那么光的傳播介質是什么呢？

為了找到這個問題的答案，物理學家們投入了大量精力尋找光的傳播介質，他們也堅信真空中一定存在著某種介質還沒有被發現。

判斷真空中是否存在介質，其實并不是很難。我們假設真空中存在某種介質，真空中光的速度我光速C，地球公轉速度為V，地球一直在圍繞太陽公轉，意味著也在介質中運動，相當于地球帶著光一起在介質中運動，因此與地球軌道平行的光相對介質的速度當然就不再是光速C了，而是C+V或者C-V，與地球公轉方向通向就是C+V，反之就是C-V。這很好理解，其實就是伽利略變換的應用，相對速度的計算。

其實著名的邁克爾遜莫雷實驗，就是通過上述基本原理做的實驗，簡單來講是這樣的，在地球公轉速度方向，以及垂直于公轉速度方向各發射一束光線，正如剛才所說，垂直方向的光不會受地球公轉影響，速度仍舊是C。而水平方向上的光的速度不再是C。

讓兩束光飛行相同的距離，由于兩束光的速度不同，那么到達終點的時間點肯定是不同的。

但是邁克爾遜和莫雷發現，無論如何調整實驗儀器，兩束光都會同時到達終點。這意味著什么？

意味著光的速度根本不存在相對性，光速與其他任何速度疊加之后仍舊保持光速不變，也就是說光速是絕對的！

當然，由于當時牛頓力學體系的統治力非常強大，邁克爾遜和莫雷兩人根本不相信實驗結果，當然也不可能去設想光速不變，他們做實驗的目的只是為了尋找光的介質“以太”存在的證據，雖然實驗已經表明了“以太”并不存在，但兩人寧愿相信實驗過程出現了紕漏，也不相信“以太”真的不存在。

原因很簡單，如果“以太”真的不存在，就意味著牛頓力學體系轟然倒塌了，這是包括兩人在內的幾乎所有物理學家們都無法接受的。

事實擺在面前，不容物理學家們不相信。在邁克爾遜莫雷實驗之后，不少物理學家們也相繼做了類似的實驗，結果都是一樣的。

但即便這樣，物理學家大佬們仍舊堅信“以太”存在，想方設法從其他方面“左右逢源”，比如說洛倫茲就提出了“以太在運動的方向上會收縮”，來解釋光速的特殊性，并因此提出了洛倫茲變換，但就是不認同光速的絕對性。

其實洛倫茲已經無限接近狹義相對論了，甚至可以說，只需要簡單地把“以太”理解為時空本身，就可以揭開狹義相對論的神秘面紗了，但洛倫茲就是沒有跨出那一步。

說點題外話，其實有些科學家認為是洛倫茲創建了狹義相對論，也是不無道理的。因為“以太”本來也是假設的概念，物理學家們并不知道“以太”到底是什么，只是假設它是光的傳播介質。站在如今的視角來看，“以太”不正是時空本身嗎？光在時空中傳播，可以理解為時空就是光的傳播介質，這也很正常。而且洛倫茲所謂的“以太會在運動方向上收縮”，時空也具有這種特性，時空在運動的方向上也會收縮，也就是所謂的“尺縮效應”。

而愛因斯坦就比較干脆：既然沒有任何證據證明以太的存在，干脆就利用奧卡姆剃刀的“如無必要勿增實體”的基本原理，直接否定“以太”就可以了。因為愛因斯坦提出了光速不變原理的假設，在此基礎上，狹義相對論就誕生了。

愛因斯坦也把洛倫茲變換作為狹義相對論的基本公式之一，也能看出洛倫茲當時有多么接近狹義相對論。

洛倫茲變換其實就是伽利略變換的“升級版本”，是高速世界里的相對速度計算。說白了，伽利略變換只是洛倫茲變換在低速世界的近似值和特例，由于我們日常生活中的速度與光速相對太小了，伽利略變換已經足夠精確了，沒有必要用更精確的洛倫茲變換了。

從洛倫茲變換相對速度計算公式可以看出，當物體的速度非常低時，公式就簡化為伽利略變換。但是當物體的速度達到亞光速時，公式就不能簡化了。而且無論兩個物體的速度有多快，哪怕都是光速，通過洛倫茲變換計算出來的相對速度也是光速，根本無法超過光速。

所以說，你在一艘光速飛船上奔跑，哪怕你奔跑的速度同樣是光速，你的速度也不可能超過光速，而仍舊是光速本身。這一切都是基于光速的特殊性：光速是絕對的，與其他任何速度疊加之后仍舊是光速！