宏乐183

正如题主所说的那样，爱因斯坦的狭义相对论只是限定有质量的物体不可以超过光速

注意这个限定词：有质量，更准确地说是：有静止质量的物体不可以达到光速

那宇宙中有很多速度现象，并不全是物体运动所为

比如生活中，我们经常描述完成一个任务的进度也会用速度来表示

这时候速度就是工作总量除以时间

更宽泛地说，速度也可以用来表示人的情感

比如爱上一个的速度可以用相识的天数与感情深厚程度来体现出来

速度是宽泛的概念，我们必须理解这一点

在物理学中，特别是狭义相对论中 速度往往只是空间与时间的结合体 。因为空间的量化是长度、距离等

狭义相对论表达的速度不可以超过光速，必须有两个限定才能成立

第一个：抽象出的速度概念必须基于有静止质量的物质

第二个：抽象出的速度概念特指被时间和空间度量出来的速度， 而不是宽泛意义上的速度

根据最新的大爆炸理论，我们知道宇宙初期的暴涨速度的确超过光速，但是这种膨胀是空间的膨胀，而空间并不属于有静止质量的物质范畴

所以狭义相对论是无权干涉宇宙膨胀速度的变慢

为什么有静止质量的物体不可以达到光速？

对于初学相对论的读者来说

他们会第一时间搬出狭义相对论公式中的洛伦兹因子（1-v²/c²）½来解释

因为在式中v代表有静止质量的物体的速度

一旦v等于光速c，那么数值将变得毫无意义

于是乎得到v只能小于c

其实这样的解释完全是本末倒置。

因为洛伦兹因子恰恰是基于光速不变的事实推理出来的结论，有质量的物体不可以达到光速的结论是先基于光速不变的前提而推理出来的

所以要解释为什么有质量的物体不可以达到光速的问题又回到了“为什么光速不变”上

而光速不变是自然现象，物理学只是归纳自然现象的一般性规律，而不能从根本上解释自然现象为何如此

即便可以“解释光速为什么不变”，那么用来解释光速的理论为什么会存在又是一个需要被解释的问题，这样只是把因果关系向前推理一步而已

而科学的进步就是人类在好奇心的驱使下不断将自然现象的因果律向前推动的过程

比如当牛顿看见苹果落地 会发问：为什么它不朝天上漂，而是落地？

于是归纳出万有引力

而后人继续发问：为什么会存在万有引力？

爱因斯坦回答到：引力的原因是时空的弯曲

从万有引力到时空弯曲就是因果律的进步

科学认识论

自然界是不连续的，存在着质的变化。所以，创造我们人类并且仍然在影响着我们人类的宇宙，只是自然界的一部分。在其解体之前，宇宙是一个相对独立的封闭体系。

又由于普朗克常数h的被发现，以及所有的物理现象都需要用该常数给予解释，说明我们的宇宙是量子化的，确切地说是由不可再分的量子构成的。

此外，由于物体的体积只是粒子高速运动产生的屏蔽效应；而且，当我们的认识超出宏观范围时，发现物体的行为需要外在的物理背景来给予说明，如微观粒子具有波动性。说明空间和物质并非我们原来认为的，即空间只是承载物体的几何框架以及物质具有实体性。这是一种陈旧的机械宇宙观。

于是，我们获得了一个新的量子宇宙观：

离散的基态量子构成空间，受到激发的量子成为光子（能量），由高能量子组成的封闭体系就是物质。一切物理现象都只是量子的三种不同状态的相互影响、相互作用和相互转化的结果。

所以，宇宙的膨胀速度和宇宙内部传播的速度（光速）是两个完全不同的概念。

宇宙膨胀的速度取决于宇宙内外部能量密度即压强的对比，类似气球🎈的膨胀。

宇宙内部的传播速度即光速则取决于光子的静质量和宇宙内部空间的量子密度。

上述两个速度的变化是反向的，宇宙膨胀的速度会随着宇宙的膨胀而减小，宇宙内部的传播速度即光速却会随着宇宙内部空间密度的下降而增大。

因为，光速是光子维持其相对于空间势能的速度。类似赤脚🦶划水运动，水的比重越小，需要维持站在水面上的速度就越大。

总之，宇宙膨胀的物理机制不同于宇宙内部传播的物理机制，因而宇宙的膨胀速度不受宇宙内部传播机制的限制，是可以超过光速的。

淡漠乾坤

目前被主流科学认可的超光速事实有两个：第一个就是本问题中所说的宇宙膨胀超光速；第二个就是量子力学里提出的量子纠缠现象是超光速的，并且被认为是瞬时完成的

那么有人可能就会比较迷惑，爱因斯坦的相对论不允许超光速的存在，那么这两个例子岂不是推翻了爱因斯坦的相对论？实际上并非如此，看问题要细致从本质上来看。爱因斯坦的理论不允许超光速，可以准确的总结为以下两点：

1. 任何有静止质量的物体达不到光速，理论上只能无限接近于光速。最简单的例如光子是没有静止质量的，光子的速度即是光速；
   
2. 信息的传递速度不允许超光速， 现代信息交流最快的就是光速，电磁波实现相互之间的交流吗！而量子纠缠恰恰是不传递信息的，因此超光速和爱因斯坦的理论不矛盾。现在发展的量子通信本质上是对信息的加密，并非是运用量子纠缠的实现通信目的。

而本问题中所说的宇宙膨胀本质上来说，膨胀的也是空间并非是实际物质，因此也并不违反爱因斯坦光速限制。按照哈勃定律距离我们越远的星系退行速度就越快，目前已知距离我们最远的星系退行速度已经达到三倍光速，当然了更准确的来说是空间的膨胀速度。

科学黑洞

答：并不矛盾，相对论要求的是有效信息传递速度不能超过光速，宇宙膨胀虽然超过光速，但是并不能用来传递有效信息。

爱因斯坦在1905年建立狭义相对论，以光速不变原理和狭义相对性原理为基础，推导出物体运动速度不能超过光速，而且有静止质量的物体不能达到光速，只能无限接近光速。

其实早在麦克斯韦建立电磁学方程组时，就发现光速可以根据真空介电常数（ε0）和真空磁导率（μ）推导出来，由于ε0和μ均为常数，而且这两个常数不依赖于参考系，意味着光速c也不依赖于参考系成立，所以在麦克斯韦方程组中，已经暗示了光速不变原理。

经典力学为了解决这个困境，反而引入了错误的“以太”，后来爱因斯坦正式把光速不变作为基本原理，也就彻底摧毁了以太模型。

本质地说，相对论中要求的速度上限，是说有效信息的传递速度不能超过光速，由于任何物体都可以承载信息，所以物体的运动速度自然不能超过光速。

但是在实际当中，存在一些超光速现象，比如量子纠缠的速度就是超光速的，还有宇宙膨胀速度也可以超过光速。

根据哈勃定律（Vf = Hc x D），哈勃常数Hc=67.80±0.77(km/s)/Mpc，我们可以计算出，以目前宇宙的膨胀速度计算，对于相距144亿光年的两个星系，因为宇宙膨胀导致的退行速度已经达到光速。

目前我们可观测宇宙的实际直径大约是930亿光年，所以在我们可观测宇宙两端的星系，远离速度已经超越了光速。但是这并不违背相对论原理。

因为我们无法利用宇宙膨胀速度来传递有效信息，量子纠缠的速度也是一样的，我们无法利用量子纠缠来直接传递信息，所以量子纠缠的速度可以超越光速；在量子通信当中，只有传统信息和量子纠缠产生的随机信息相结合，才能实现有效信息的传递，从而达到加密效果，但是量子通信整体是不能超光速的。

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艾伯史密斯

爱因斯坦狭义相对论关于光速的完整描述应该是：“静止质量不为零的物体无法达到或者超过光速，信息和能量的传递速度无法超过光速”

在该方程中E是物体所具有的能量，M是物体的质量，C是光速，也就是说“物体蕴含的能量等于它的质量乘以光速的平方”

爱因斯坦用这个简简单单的方程打通了质量和能量互相转化的通道，而拥有质量的宇宙飞船在向光速发起冲击的过程中需要消耗大量能量，与此同时质能相当带来的质增效应会将飞船发质量急剧放大，这样一来就需要更多的能量才来对飞船进行加速。

所以在狭义相对论中，当物体的运动速度趋于光速时惯性质量就会趋于无限大，因此爱因斯坦才断定“静止质量不为零的物体无法达到光速”

但仅仅一年后的2012年3月16日，欧洲核子研究中心宣布去年的“奥佩拉”实验结果存在误差，中微子实际上并没有超光速，而引起误差的原因则是“实验设备连接线没插好”。

上个世纪初埃德温.哈勃发现的宇宙空间膨胀佐证了宇宙大爆炸理论，而宇宙大爆炸理论认为在宇宙早期乃至现在，宇宙空间本身都在超光速膨胀，但这种空间本身的膨胀并不在狭义相对论约束的范围内。

量子纠缠的“超距作用”虽然已经被实验证明了，但是它本身并不传递信息，因此也就不违反爱因斯坦的狭义相对论。

宇宙探索未解之迷

爱因斯坦是说有质量的物体不可能达到光速，他又说宇宙膨胀超过光速，是否自相矛盾？

爱因斯坦在1905年发表的《论动体的电动力学》中提出了狭义相对论，而狭义相对论的前提就是两条基本假设：

1. 光速不变原理：光在真空中的速度c是一个常数，与光源的运动状态无关。
2. 狭义相对性原理：一切物理定律在所有惯性系中均有效

狭义相对论中所有推导出来的结果都是以这两条最基本的假设为前提的，当然光速无法超越也是，因为狭义相对论中推导出来的质增效应会让存在静止质量的物体在接近光速时质量无限增加，进而让速度在无法前进一步，因为推动物体前进的能量是有限的，它最终会停留在某个接近光速的位置。

另一个可能则是速度叠加效应，无论两个如何相对运动，它们之间的最大速度就是光速，光速始终是一个屏障，它无法被超越。大家认识了爱因斯坦的相对论，才了解了光速不可超越，但光速不可超越，并不是爱因斯坦的首先认识到的。

经典力学时代的伽利略变换

对于相对运动我们可简单粗暴的理解为速度1+速度2或者速度-速度2，这在我们日常中就是这么解决问题的，当然牛顿有些不太同意这个方式，但大致都继承了这一变换的精髓，现在我们也很清楚，牛顿经典力学很好用，在绝大部分的时候都可以完美的解决问题，甚至还指导了海王星和冥王星的发现。

麦克斯韦计算出光速

关于速度的体验，我们还不得不提一下詹姆斯-克拉克-麦克斯韦，不仅是因为现代社会建立在电磁的基础上，而是他应该是最早知道光速是一个常量的人。

因为从麦克斯韦在1865年发表的一组四个方程中，最后一个变化的电场也能产生磁场，并且周期性交替产生，也就是电磁波的来历。当然我们今天并不是关心这个问题，而是在这个方程中可以推算出光速！

真空介电常数和真空磁导率都是常数，所以光速C它就是一个常量，尽管麦克斯韦时代早有科学家测量出了光的速度，但从方程中推导出来，明显是第一次，而且是一个常量！而赫兹则在1890年证明了电磁波速度与波源速度无关。

洛伦兹变换

因为1881年和1887年的迈克尔逊-莫雷关于以太的实验测量不到地球相对于以太参照系的运动速度，1895年洛伦兹提出了运动时长度在运动方向上发生长度收缩来解释迈克尔逊-莫雷实验中的结果。并且与麦克斯韦电磁理论结合在相对以太运动的坐标系中时空变换的方程，也就是著名的洛伦兹变换公式

通过洛仑兹变换公式可以推导出速度叠加计算公式，有兴趣的朋友可以去看看洛仑兹变换到速度叠加计算的推导过程。

无论V1和V2速度有多大，它们最终叠加速度的上限为光速。有兴趣的朋友可以将你认为的最大速度代入计算看看最终速度是多大？

法国数学家庞加莱在1900年就洛仑兹变换做出了划时代的物理意义解释，认为本地时是不同那个坐标系之间通过光速进行的时间同步，这也就是狭义相对论中时性的相对性概念，曾经洛仑兹和庞加莱都摸索到了狭义相对论的大门，但仍然受限于体系最终与此失之交臂，实在令人唏嘘。

宇宙膨胀超光速

爱因斯坦总结了麦克斯韦与迈克尔逊-莫雷，以及洛伦兹与庞加莱的成就，1905年爱因斯坦的狭义相对论很空出世，这得益于爱因斯坦敢于打破一切的魄力以及不受传统约束的个性，当然我们今天不是来夸奖爱因斯坦的，而是狭义相对论关于光速的描述：

信息传递不能超过光速

将物质、能量与信息都归结为信息其实也没毛病，当然有朋友马上会提一个有趣的现象，比如我用一支足够亮度的激光束划过天际，请问这激光束的移动超过光速了吗？

答案是肯定的！

但它传递信息了吗？没有，它不具任何意义！

遥远的星系正在远离，这是埃德温·哈勃经过将近十年的观测得出的一个结论，而且哈勃的观测还得出了一个远离的速度/距离比值，这就是著名的哈勃常数的由来，尽管与现代精确测定的哈勃常数大相径庭，但它具有划时代的意义。

2014年普朗克卫星测得最精确的哈勃常数为67.15千米/秒/百万秒差距（326万光年），假如按照这个速度计算，那么宇宙大约在145.613138亿光年外，天体远离速度超过光速。

其实这个空间膨胀的速度有一个假设前提，即假设我们自己是不动的，所以在145.6亿光年外的天体超过光速原远离，假如在那么遥远的位置有一个文明在观察地球，他们也假定自己不运动，那么他们将看到我们正在以超过光的速度远离，但我们超光速了吗？

答案是没有！

我们相对于百万秒差距外的天体，远离速度还是67.15千米/秒，145.6亿光年外的天体，相对于它们145.6亿光年-326万光年的区域，速度也是67.15千米/秒。当然这是假定宇宙膨胀速率恒定不变的条件下的推论，而哈勃常数并不是一个恒定不变的数值，它会随时间而改变。

但各位有一个概念不能理解错了，膨胀的永远是空间，而不是天体的运动。

我们跟145.6亿光年外的天体能信息传递吗？也不能！所以遥远的天体随宇宙膨胀超过光速跟有质量的物体不能超过光速有什么关系？

星辰大海路上的种花家

爱因斯坦是个伟大的科学家，把毕生精力投放于科研中，发现了相对论，不能不说是个奇迹。

我认为：物理学家的一切论断，都是根据自己所掌握的已知材料，进行猜想的。

符合实际，经得起推敲和证明的，才是科学的。

不符合实际，经不得起推敲，没法证明的，不是科学的。

昨天我说过了，光粒子是有质量的。因为：

凡是物质都是有质量的。物质放出来的应该是物质。光粒子是物质放出来的，所以光粒子也是物质，所以光粒子也不有质量的。只不过光粒子的质量特别渺小，只有质量特别巨大的物质才能吸引它。使它无法逃逸。

爱因斯坦根据星光的红移，说的宇宙在膨胀，是有道理的。如果宇宙膨胀真的超光速，那么，必然有比光粒子质量还小的物质。

创新数

爱因斯坦的相对论不允许物质的运动速度超过光速，或者说不允许能量、信息的传递速度超过光速。而在宇宙中足够远的两个位置可以找到这样两个物体，它们相互远离的速度会超过光速。这和是否违背了爱因斯坦的相对论？不，并没有违背相对论。

宇宙诞生于138亿年前的一次大爆炸，目前可观测的宇宙半径大约是465亿光年。有人可能会觉得奇怪了，即使以光速向前运动，乘以运动的时间138亿年，得到的结果是138亿光年。宇宙的半径怎能超过138亿光年？这两个数据是不是至少有一个错了？

需要明确的是，不论是138亿年的宇宙年龄，还是465亿光年的可观测宇宙半径，都是天文学家经过大量天文观测得到的结论，并在科学界得到了广泛的共识。宇宙的可观测半径之所以超过138亿光年，是因为宇宙空间膨胀的原因。试想一下，在一个洞穴口有很多蚂蚁，某一时刻这些蚂蚁以速率v各自向各个方向出发，经过时间t蚂蚁到洞穴的距离就是vt。倘若蚂蚁爬行的同时，地面也跟着膨胀，经过时间t后蚂蚁到洞穴的距离就会超过vt。

宇宙可观测的半径超过138亿光年就类似于蚂蚁爬行时地面也跟着膨胀，宇宙膨胀是整个空间在膨胀，并非只是所谓的宇宙边界在向外扩张。上世纪初，天文学家哈珀发现银河系以外的星系大多存在着红移现象，这说明这些星系在远离我们而去，并且距离银河系越远的星系红移现象越明显。哈珀的发现是宇宙膨胀的有力证据。目前观测到的哈珀常数为H=67.80±0.77km/s/Mpc，即距离每增加一百万秒差距，退行速度增加67.80千米每秒。这样距离我们足够远的位置，天体离我们远去的速度就会超过光速。

宇宙膨胀速度超过光速并没有违反相对论，这种膨胀并不能使能量或信息超过光速传递。相对论以及哈珀定律都是研究宇宙所需要的强有力工具。

刁博

我们都知道宇宙间最快的速度就是光子运动的速度，也就是光速，光速有多快呢？光在真空中沿直线传播的速度为30万公里每秒，这个速度意味着如果光可以走曲线的话，那么它可以在一秒钟的时间里围绕地球的赤道运行七周左右。

一百多年前，伟大的科学家爱因斯坦提出了著名的相对论，而相对论的一个重要基础就是光速不变假设，如果光速不变不能成立的话，那么整个相对论的大厦就会轰然崩塌。现在已经论证了，光速不变原理是正确的，而除了光速不变原理之外，通过相对论还可以推导出一个重要的结论，那就是宇宙间光速最快理论，这个理论认为，宇宙间信息传递最快的速度就是光速，不可能有物体运动的速度超越光速，如果有的话那么就是违背相对论，反之，也就是证明了相对论是错误的。

那么宇宙间就真的没有速度超越光速吗？答案是否定的，举一个例子，宇宙膨胀的速度就超越了光速，但是这却并没有违背相对论。为了了解实际情况，我们先来简单了解一下什么是宇宙膨胀理论，宇宙膨胀理论认为，我们的宇宙最初是一个密度无限大，体积无限小的奇点，而在138亿年前的某一瞬间，这个奇点突然发生热爆炸，随后其体积不断膨胀，体积越来越大，生成的物质也越来越多，最终形成了我们今天的宇宙。

而宇宙膨胀直到今天还在继续着，而且还会继续存在很多年，多年以前，科学家就已经发现，宇宙膨胀额速度在一定范围内已经超越了光速。说到这里可能很多朋友会有疑问，那就是前面不是已经说过了光速才是全宇宙间最快的速度嘛，那么为什么这里出现了宇宙膨胀的速度超越了光速呢？这难道不违背相对论吗？

其实不然，宇宙膨胀速度其实跟一般物体运动的速度是不同的概念，简单来说，宇宙膨胀的速度不会带来任何的信息传递，不会像光的传递一样向遥远空间传递信息。打个比方，宇宙的膨胀就好比是什么呢？用烤面包来举例子吧，一个刚做好的面包块（生的），上面均匀撒满了葡萄干，然后把这个面包放进烤箱里面烤，假设面包各个方向的膨胀率是一样的，那么相同时间里面，距离近的两个葡萄干之间相互远离的速度比不上距离远的两个葡萄干相互远离的速度。同样的道理，宇宙的膨胀也是一样的，距离越远的两个参考物，相互离开的速度越大，表现为宇宙膨胀的速度越大。实际上，宇宙的年龄只有138亿岁，而宇宙的实际半径可能超过430亿光年，所以说，宇宙膨胀的速度超越光速没什么问题。

镜像宇宙

问，什么是光。答，光是一种电滋波的能量形式。问，什么是光速？答，能量在真空中传播的速度。问，光速是多少？答，30万公里/秒。问，什么是光速不变原理？答，光速不变是指光子传播的速度是绝对速度，不会受到物质相对运动的影响，因为光子没有质量，在运动物体上发出的光不会产生惯性加速度。问，怎样理解宇宙膨胀的速度远超光速？答，宇宙膨胀速度是物质间相对运动的速度，与能量传播的绝对速度不是一个概念，物质之间的相对速度是可以超过光速度。问，除了宇宙膨胀之外还有什么速度现象超过光速吗？答，理论上有很多物质之间的相对速度都会超过光速。宇宙膨胀是星系之间相互远离的速度，宇宙中也必然存在两个物体相互接近速度超过光速的现象。例如，银河系与仙女星系相互高速接近的同时，可能还会相互弹出流浪恒星。有时被弹出的恒星速度可超过一半光速，那么这两颗恒星相互靠近的速度就会超过光速。问，如果这两颗恒星以超光速的相对速度迎头对撞会发生什么情况？答，根据质能方程，两颗恒星以超光速的相对速度迎头对撞会产生一个新宇宙的能量，理论上会使现宇宙加速膨胀，银河系与仙女星系或许瞬间被分开几百亿光年。问，这样的话，质能守恒定律还成立吗？答，宇宙是个生命体，物质一旦形成，它就在不断长大，以至于我们根本无法看到物质世界的边界。所以宇宙中的物质和能量是呈指数增涨的，不存在必须守恒的问题。

關鍵字: 物体 光速 科学