光速为何是宇宙速度极限？是固有属性还是某些规则限制？

我们经常会听说这种观点：光速是宇宙中的速度极限。其实这种观点是不严谨的，因为宇宙其实并没有限制光速，限制的只是惯性系中的光速。言外之意，在非惯性系中，光速是可以被超越的。

比如说，宇宙膨胀的速度就远超光速，这种超光速并没有违反爱因斯坦的相对论，因为宇宙在膨胀的过程中并没有传递任何信息。只是空间本身的膨胀而已。

还有在大型粒子对撞机实验中，科学家总是会让两个微观粒子以亚光速的速度碰撞，通过分析膨胀之后产生的粒子进行深入分析研究。

而两个微观粒子碰撞的相对速度是超光速的，效果就相当于一个粒子不动，另一个粒子以超光速与其碰撞。

但这里的超光速只是两个粒子本身的相对运动速度，这里的超光速只是一种运动碰撞效果，只是两个粒子的相对速度，对于静止的观测者来讲，两个粒子的速度并没有超光速。

还有一点，在惯性系中，任何具有静质量的物体的速度不能超过光速，这也就是我们通常所说的光速限制。

为什么惯性系中物体的速度不能超越光速呢？可以用几种解释。

一旦超光速，将意味着因果链彻底崩溃，因果关系被打破，这对于生活在现实世界里的我们来讲是不可想象的，因为我们生活的根本就是因果律，一旦没有了因果律，一切都将不复存在。

除了因果律，还可以用其他方式来诠释为何光速不可超越，那就是光速不变原理。

何为光速不变原理？简单说，光速是绝对的，不需要任何参照系，或者说在任何参照系下，光速都保持恒定不变。

举个通俗的例子，你我分别以每秒5米的速度反方向奔跑，对于静止不动的观察者来讲，我们的相对速度是多少呢？

答案很简单，每秒10米，也就是我们两人的速度叠加。

这种速度叠加公式其实就是伽利略变换，是以绝对时空观为背景的。不过一旦速度来到亚光速，这种用速度叠加来计算相对速度的方式就不适用了，而需要用更精确的方式才行，必须用到洛伦兹变换，也就是狭义相对论速度合成公式：

从公式中可以看出，当V1和V2都很小时，公式中的分母就无限趋近1，那么公式就简化为V=V1+V2，也就是我们通常所用的速度叠加公式，伽利略变换。

不过如果V1和V2都很大，分母就不能简化为1了。这里存在另一个极端情况，也就是V1和V2都等于光速时，两者的相对速度就是两倍光速了吗？

并不是，代入上面的公式很容易计算出来，即使V1和V2都是光速，最终的相对速度仍旧是光速本身，而不是两倍光速。

光速为何拥有如此特性？为何无论如何，两个物体的相对速度都无法超越光速呢？

简单说，我们所在的四维时空并不是绝对不变的，并不是牛顿经典力学体系下的绝对时空，时间和空间组成的时空结构是相对的，很有弹性的。

随着物体的速度增加，物体所在的时空也会随之变化，具体表现出来就是时间膨胀和尺缩效应，两者是等价的，同时出现的。也就是说，时间膨胀的同时，也一定会出现尺缩效应，因为时间和空间是有机的整体，两者不可分割。

我们日常生活中所经历的速度相对光速来讲太小了，完全可以忽略因速度产生的时间膨胀效应和尺缩效应，我们也根本不可能感受到时间和空间的变化。

但是一旦速度来到了亚光速，或者说对时间的精准度要求非常苛刻时，就不能忽略了。

比如说我们每天使用的卫星定位系统，虽然天上的卫星速度相对光速仍旧很小，时间膨胀效应也并不明白，但由于导航系统对精确度的要求很高，即使微小的偏差也要考虑进去，所以说必须对卫星上的时间进行调整，让其与地面时间保持一致，否则导航系统就会彻底失效。

其实更严谨地来讲，光速并不是指光的速度，光速是四维时空的固有属性，不会因为外界的变化而有任何改变，就像宇宙中的一把速度标尺一样。我们平时遇到的速度都是相对的，都需要有相应的参照系才有意义，但光速不需要任何参照系，它保持光速绝对不变。

纯理论分析，一旦物体的速度超越了光速，意味着物体本身将不再属于四维时空，也就相当于逃离了我们的宇宙，前往一个完全陌生的环境，或许是其他宇宙，或许是高维度空间。

也就是说，只要身在四维时空，超光速就是不允许的！