反方向飛行的兩束光，相對速度是兩倍光速嗎？這不是超光速了嗎？

首先，這是一個好問題。其次，能提出這個問題，其實反映出的是很多人對光速和愛因斯坦狹義相對論的理解還不夠透徹，很多時候仍然在下意識地用低速世界的思維去衡量亞光速世界。

那么，到底有沒有超光速呢？兩束反方向飛行的光，相對速度是不是兩倍光速呢？

答案是：不知道！或者說不確定！

光是很特殊的事物，也很“霸道”，因為光速是絕對的，光速不需要參照系，或者說在任何參照系下觀察光速都保持絕對不變，這其實就是光速不變原理。

對于光來講，是沒有時間概念了，也可以理解為光的時間是靜止的，這也是為什么光可以瞬間跨越任意遙遠的距離，不管多遠的距離，光都可以瞬間到達。

如果連時間的概念都沒有了，又怎么計算兩束光的相對速度呢？根本不可能。理論上講，兩束光的相對速度等于距離除以時間，但對于光來講時間是不存在的，沒有時間當然無法計算相對速度了。

所以，答案就是“不知道”，不確定，或者說問題本身就沒有意義。

另一方面，從狹義相對論的角度來講，我們也能得出同樣的答案。其實宇宙并不存在所謂的“光速限制”，大自然并不反對我們超越光速，狹義相對論中的“光速限制”也是有前提的，并不是絕對的。

這個前提就是“慣性系”，也就是慣性參照系。在慣性參照系中，物體的速度不能超越光速。言外之意，在非慣性系中，物體的速度可以隨意超越光速。

如何理解上面這句話呢？

首先，慣性系是什么？通俗理解就是“牛頓運動定律成立的參照系就是慣性參照系”，不成立的參照系就是非慣性系。同時，慣性系只適用于宏觀運動物體，而光并不是宏觀物體，它具有波粒二象性，所以光不能作為“慣性參照系”，也不能作為“參照系”，所以以光為參照系來衡量相對速度是沒有意義的。

如果把光換成普通的物體，比如說把兩束光換成兩艘飛船會怎么樣呢？

這時候就需要狹義相對論站出來了。狹義相對論有光速限制，任何具有靜質量的物體都不可能達到光速，更不能超光速。而飛船具有靜質量，所以飛船的速度無論如何都不可能達到光速。

這里就假設飛船的速度非常接近光速，就假設是0.99倍光速吧，那么這兩艘飛船的相對速度是多少呢？

剛才說了，狹義相對論的一個重要前提就是“慣性系”，在慣性系里，任何速度都不可能超越光速。

而地球就是一個慣性系，當然，地球并不是絕對的慣性系，但并不影響我們解決問題。所以說如果以地球為參照系，比如說你站在地面上靜止不動，在你眼里兩艘飛船的相對速度是多少呢？

你可能會想到初中數學課上學到的速度疊加公式，用公式簡單表達就是V+V1+V2，實際上這個公式就是伽利略變換。

如果按照伽利略變換，結果就是1.98倍光速，也就是兩艘飛船的速度加起來。這不是超光速了嗎？難道愛因斯坦的狹義相對論錯了嗎？

當然不是，你也知道肯定不是。問題出在哪里了呢？

上面你所用的速度疊加公式，也就是伽利略變換是建立在絕對時空觀基礎上，只適用于低速世界。由于我們所在的時空并不是絕對的，不是一成不變的，時間和空間會受到速度的影響，時刻發生改變。

所以，在亞光速世界，必須用更精確的洛倫茲變換才行，也就是向獨立速度疊加公式。

從公式中可以看出，不管V1和V2的速度多快，最終的速度V都不可能達到或超越光速。有一個極端情況，如果V1和V2都等于光速，最終的結果并不是兩倍光速，而仍舊會是光速。

如果V1和V2都非常小，那么公式中的分母就約等于1，公式就簡化為V=V1+V2，這不就是伽利略變換嗎？

所以說，伽利略變換只是一個特例，是洛倫茲變換在低速世界的特例和近似值。

以上的分析都是建立在慣性系的分析，也就是在你的眼里，兩艘飛船的速度無論如何都不可能超過光速。

不過如果脫離了慣性系，比如說兩艘飛船之間的相對速度是多少呢？

由于脫離了慣性系，也就不再受狹義相對論的“光速限制”束縛，兩艘飛船的相對速度就可以超光速。

兩者之間并不矛盾，反而恰恰印證了狹義相對論的正確性。事實上科學家一直在利用非慣性系中的超光速現象來做各種實驗。

最常見的就是大型粒子對撞機。科學家讓兩個微觀粒子以非常接近光速的速度對撞，它們之間的對撞速度就超過了光速，撞擊瞬間產生巨大能量，可能會碰撞出各種“碎片”，也就是更微小的基本粒子，通過分析這些基本粒子，科學家們就能獲得更多微觀世界的秘密。

這就是光速和狹義相對論的秘密，我們不能片面地看待光速和愛因斯坦的狹義相對論，大自然并沒有光速限制，而狹義相對論中的光速限制也是有前提條件的！