光速为何不可超越？

Question

我们知道相对论速度叠加公式，并由此可知光速是最高速度限制。而且速度越大，时间过的越慢。但是又是如何得出超光速后会穿越时空呢？？？？？
我知道是光速不可超越的，但超光速后会倒转时空，爱因斯坦如是说，霍金也如是说。但至于为什么会倒转，我一直没找到答案。
另外，如果有人能回答我多年来的疑问，我另奖50分。
欢迎大家在这里讨论自己的想法，但警告一些文盲在此发贴！
这题关键是回答我后面的问题补充，即为何超光速会穿越时空。

Answer 1

根据光学原理我们知道，人看见事物是由于光射在物体上后光被物体反射后再进入人眼后成像使我们才能感到物体的存在，即我们才能看见物体，这点在现在物理科学上是不可否认的，根进爱因思坦的相对论，如果人坐在一列高速列车上，和光朝同一个方向前进赛跑，假设在火车外面 的路基础上还站着一个人，这人做了两个动作，先站立，而后又摔倒，当高速列车每秒的速度小于光每秒的速度时，也就是说火车没有光跑得快时，在这样得情况下，人站立时的这个动作经光照射后射入火车上的人眼，光比火车速度快，形成像的光就一定能追上火车后射入火车上的人眼，那么火车上的我们一定能看到人站立的这个动作， 车外的人是先站立后摔倒，所以火车上的人在和光赛跑时我们在火车上一定能看到车外的人也是先站立后摔倒的，这我想大家都应该该能理解，如果，当火车的速度越开越快，最后火车的速度于光一样快，那么火车上的人看车外这个车外先站立后摔打的人又是什么情况呢?当火车与光一样快时，射到车外人站立的光经人反射后向前跑，由于光和火车速度一样，所以车上的人能看到车外的人站立这个动作，而人摔倒要比人站立后发生，所以照在人摔到的光一定要比射到人站立的光后后发生，也就是说站立的反射光在要比摔倒的反射光先一步到达车上的人眼，那么，当火车与光同速时，车上的人眼只能看到车外人站立的反射光，而看不到摔倒这一动作的反射光，因为当我门看到站立的反射光时，摔倒的反射光还没达到人眼，还在后面，所以看不到摔倒的反射光，那么这在火车的人眼造成了一个什么显现呢？那就时火车上的人看火车外的人时只看到车外的人站立，而看不到车外的人摔倒，如果火车一直和光同速赛怕，那车上的永远也看不到车外的人摔倒这动作，看到的是车外的人是一直静止的站立在那里不动，根本没又摔倒，一直站立在那里不动，现在我们来假设，如果当火车的速度大于光的速度时又是什么情况呢？当火车的速度大于光的速度时，光照射车外人站立这个动作的反射光就比火车跑得慢，既然比火车跑得慢，那这光当然就到达不了车上人的眼睛，换句话说，车上的人就看不到车外人站立的这个动作，更看不到车外人摔倒这动作，因为这两个动作的光还在车后面，车上的人只能看到到达眼睛里的光，那么到达车上人眼里的就应该时车外人站立之前发生的反射光，比如他正走向站立点时的走动时的反射光，如果火车的速度再多大于点光的速度，那么车上的人看车外的人应是看到他走向那点更前面的动作，比如看到他出门的动作，如果火车的速度还更快一点，快很多，那就能看到车外人再家里时动作的反射光，也就看到车外人在家里的动作，如果火车速度在比光的速度快很多很多很多，那火车就追上了车外人更以前的动作所反射的光，比如其小守候哭这个反射光，那车上人就看见了这人小时哭的动作的情景，如果火车还快点，就能追上他出生时的放射光，那车上的人就能看见车外人出生时的情景，如果火车还快点，就可以看见他爸妈结婚时的情景，我们再设想一下，当火车速度大于光的速度时并以一定的加速度向前跑，在车上人眼里的车外人就是倒退的，随着速度的越来越快，赛跑的时间越来越长，那车上的人眼所看的车外人一直在倒退，从摔倒退倒站立，从站立一直倒退到来，再退到家里，再退到他小时后，退到他出生，再看到他父母结婚，再看到他死去的爷爷年青时的反射光因而看到他死去的爷爷，再退到看到他死去的爷爷的爷爷，爷爷的爷爷，这就形成了看到了车外人以前的历史，他爷爷的爷爷，那么，在车里人的眼里，就形成了时光倒流，当火车加速到一定程度，车上的人甚至连恐龙时代的反射光都能看到因而也就看到了恐龙时代！这就形成了穿越时空回到以前的时代！

Answer 2

光速极限

谷锐译 原文：Slaven

在读AD历险记中，你可能注意到AD的速度几乎是，但并不等于光速。这似乎有很充分的理由：远低于光速的速度相对论效应不显著。然而实际情况是超光速在物理学中是不可能的。

我会告诉你这是为什么。假想AD奋力想将他的飞船加速到光速。好，我们已经知道物质的能量与γ参数成比例，这在相对论计算中太普遍了。但你现在也会知道当物体的运动速度等于光速时，γ参数将变为无穷大。因此，为了让AD的飞船加速到光速，他将需要无穷大的能量。这显然是不可能的。因此尽管对于一个物体可以以多么接近光速的速度运动并无限制，但任何有质量的物体都不可能达到光速。实际上，没有质量的物质必须以光速运动，在此我不想讨论其原因。唯一的一种没有质量的物质是光（被称作“光子”），或许还有中微子（不久前已经证实，中微子有质量。译者）

还有其他物体不能朝光速运动的原因。其中之一与“因果性”有关。假设我投出一个垒球并打碎了一扇窗户，那么“我投出球”就是“窗户被击碎”的原因。如果超光速是可能的，那么一定会有某种参照系，其中“窗户被击碎”先于“我投出球”发生。这导致各种逻辑冲突（特别是当窗户已经碎了之后又有人截获了飞行中的球，阻止了窗户被击碎！）因此我们将物体能超光速运行这种可能性排除了。更进一步，因果性排除的不仅是朝光速运动，更排除了任何超光速通讯。

光速，就我们所知而言，是一道不可逾越的障碍。

如果你和我一样是个科幻迷，这将是一个坏消息。几乎可以肯定，在除地球之外的太阳系中不存在有智慧的生命。然而恒星间的距离太远了！我们即使以光速运行，到达最近的恒星也要花上4年时间。所以没有比光快的交通手段，将很可能无法在银河系中游荡并与异型文明相遇，为争夺银河系的帝位而站，等等。

另一方面，由于长度收缩，或许情况并非那样令人绝望。假设你登上一条飞船，以接近光速飞往10光年以外的一颗恒星。从地球的参照系看来，这个旅行将持续10年。然而对于这次旅行中的乘客而言，长度缩短了。因此这个旅行只用了不到10年的时间。并且飞船飞行得越接近光速，（相对于地球和恒星的）长度收缩得也越多（你也可以从时间膨胀的角度考虑这个问题）。

为了说明这点，这里有一个表，标明以不同的速度到达不同目的地所需要的时间。让我解释一下它们的含义：

首先，为了能产生显著的长度缩短，我们必须非常接近光速。因此我假设在旅行中飞船可以产生一个稳定的加速度。这也就是说，飞船内的人将感受到一个连续的加速度。例如，前半程以1g（g为地球的重力加速度。译者）加速，后半程以1g减速。

目的地 距离
(光年) 加速度
( g) 最高速度 地球时间
(年) 飞船时间
(年)
人马座α星
4.3
.1
1
2

.57c
.95c
.98c

13.6
5.9
5.2

12.7
3.6
2.3

天狼星
8.7
.1
1
2

.72c
.98c
.995c

20.3
10.5
9.6

17.7
4.6
2.9

Vega
26.5
.1
1
2

.91c
.998c
.9994c

42
28.4
27.5

29.2
6.5
3.9

猎户座
520
.1
1
2

.9994c
.999993c
.999998c

539
522
521

78
12.2
6.8

Deneb
1600
.1
1
2

.99993c
.9999993c
.9999998c

1620
1602
1601

99
14.4
7.9

银河系中心
30000
.1
1
2

.9999998c
Really fast
Really fast

30020
30000
30000

156
20.0
10.7

仙女座(星系)
2200000
.1
1
2

Really fast
Really fast
Really fast

2200000
2200000
2200000

239
28.4
14.9

目的地 距离
(光年) 加速度
( g) 最高速度 地球时间
(年) 飞船时间
(年)

第二列以光年为单位给出了地球距离我们目的地的距离（一光年是光在一年内传播的距离，大约是6万亿英里）。我加入了三种不同加速度的计算，一种较小，另一种较大；剩下的一种与地球的重力加速度相等。加速度为2g的旅行可能会非常不舒服，因此或许你根本不用再考虑所有比这更大的速度。

第四列列出了最大速度（在中点处，当飞船正要转入减速运动时）与光速的比值。最后两列给出了旅行所需要的时间。首先以地球为参照系，然后以飞船为参照系。其中的差别很重要。我的意思是，如果说你乘飞船以2g的加速度飞往猎户座，在你到达猎户座之前要在飞船上渡过6.8年的时间。（尽管距离很远，但“飞船时间”增加得非常慢。这是因为距离越大，在开始减速前你越能接近光速飞行，因此你得到的长度收缩越多！）但当你到达那里的时候，地球上已经过500多年了。你到达猎户座后所发出的任何信息都将在500年后到达地球，回信也是如此。因此如果人类有一天能漫步在银河系之中，不同居住点之间将处于隔绝状态。地球上的人不可能以任何常规方式同猎户座附近的人交谈。

为建造一艘可以像这样无限加速的飞船，现在看来有无穷的技术困难。这些困难可能会被证实是不可克服的，那么我们就只能在幻想的空间遨游；但如果它们是可以克服的，并且如果我们人类可以活得足够长以克服它们，那么我刚才所描述的正是依据狭义相对论的理论上（可行的）远程宇宙旅行。

当然，许多科幻小说仍然加入了超光速飞行。但它们也常常不得不在其中引入一些奇怪的概念，如：“（时空）扭曲”、“超时空”。最终的情况是：就我们今天所知的时、空而言，超光速飞行是不可能的。但如果你喜欢，你总可以寄希望于某种时空的“窗口”或一个全新的，允许物体超光速运动的物理分枝被发现。

那样，我们就可以着手建立一个大银河帝国了！

Answer 3

不知道楼主听说过光速不变原理，也就是在任何的参考系下，光的速度都是不变的，光子能达到光速是因为他没有静止质量，运动质量是因为速度的原因。所以光速就目前的理论来说是无法超越的。其实质量不是物质一般属性，也不是特性，就象能量，它也是物质。而光是电磁波，它具有能量，是物质。既然是物质，它就有可知性，也就是说人能感知它。所以时间也一样，鄙以为，时间也是一种物质，他也具有另类的能量，在不同影响下，能量的大小会变，也就表现在时间的快慢。但时间的变化是有界限的，我想他不会是负值，也不会是0，这点霍金已经有理论验证了。
希望能对你有帮助！

Answer 4

速度等于加速度乘时间，加速度等于合外力除以质量，M=m/(1-v^2/c^2)^0.5,由此可知，当速度接近光速时，质量就会无限大，所以所需的合外力就要无限大，就意味着要巨大能量。鄙以为在恒星或星云爆炸才会产生如此巨大的能量。

Answer 5

我们物理老师的意见是如果物质的速度达到光速时，其本身也就变成了光，因此光速不可超越

但是我觉得一个时代的人有一个时代的局限性，爱因斯坦的定律也许对于今天的我们是金科玉律，就像若干年前的牛顿定律一样，但是现在我们知道牛顿定律在微小的尺度或者宏观尺度是由局限性的，爱因斯坦相对论肯定也存在类似的状况！很久以前古人看鸟在天上飞，但是他们肯定不会想到今天的人不用翅膀也是可以飞的，时代在前进，人类的知识也在进步，超越光速，只是早晚的事!