深度分析：在一艘光速飞船上奔跑，你的速度就超光速了吗？

说实话，只要看到光速以及超光速飞行的问题，我就会很“兴奋”，不由自主地想对这方面的问题进行科普。当然科普的时候还是以老生常谈的相对论为核心，没有办法，相对论诞生一百多年来受到了无数质疑，但直到今天仍旧屹立不倒，本身就说明相对论值得信赖。

因此，即便真的存在光速飞船，你在飞船上奔跑，无论从任何参照系来看，你的速度都不会超过光速。

当然，有伙伴们肯定会质疑：你就这样简单的用相对论否定了超光速的可能性，也没啥意思，怎么不具体分析一下为什么没有超光速？

那好，下面就具体分析一下。首先我们从潜移默化影响我们的绝对时空观开始说起。

在牛顿力学体系下，我们是如何计算两个运动物体的相对速度呢？说白了就是伽利略提出的相对性原理，用公式通俗表达就是V=V1+V2。

伽利略变换其实设定了一个基本前提：时间是绝对的，宇宙中的任何两个物体的时间流逝速度是一样的。

爱因斯坦提出相对论之前，包括伽利略牛顿在内的所有物理学界大佬都认为时间是绝对的，时间就像发射出去的箭，永远只会向前，而且“时间之箭”在每个人眼里的速度都是一样的。

直到麦克斯韦建立了电磁学，物理学家们才发现有一些不协调的地方。

我们都知道，麦克斯韦统一了电磁学，并通过麦克斯韦方程组推导出了电磁波的传播速度，也就是光速，它是一个常数，只与真空的介电常数和磁导率有关，或者意味着无论在什么情况下，光在真空中的速度都是恒定的。

显然，光的这种特性与人们一直以来对波的认知有出入，在人们的固有印象里，波的传播都需要介质，比如说水波的介质就是水，声波的传播介质是空气，水和空气都不会随着波的传播而移动。

光也是一种波，属于电磁波，那么光的传播介质是什么呢？

为了找到这个问题的答案，物理学家们投入了大量精力寻找光的传播介质，他们也坚信真空中一定存在着某种介质还没有被发现。

判断真空中是否存在介质，其实并不是很难。我们假设真空中存在某种介质，真空中光的速度我光速C，地球公转速度为V，地球一直在围绕太阳公转，意味着也在介质中运动，相当于地球带着光一起在介质中运动，因此与地球轨道平行的光相对介质的速度当然就不再是光速C了，而是C+V或者C-V，与地球公转方向通向就是C+V，反之就是C-V。这很好理解，其实就是伽利略变换的应用，相对速度的计算。

其实著名的迈克尔逊莫雷实验，就是通过上述基本原理做的实验，简单来讲是这样的，在地球公转速度方向，以及垂直于公转速度方向各发射一束光线，正如刚才所说，垂直方向的光不会受地球公转影响，速度仍旧是C。而水平方向上的光的速度不再是C。

让两束光飞行相同的距离，由于两束光的速度不同，那么到达终点的时间点肯定是不同的。

但是迈克尔逊和莫雷发现，无论如何调整实验仪器，两束光都会同时到达终点。这意味着什么？

意味着光的速度根本不存在相对性，光速与其他任何速度叠加之后仍旧保持光速不变，也就是说光速是绝对的！

当然，由于当时牛顿力学体系的统治力非常强大，迈克尔逊和莫雷两人根本不相信实验结果，当然也不可能去设想光速不变，他们做实验的目的只是为了寻找光的介质“以太”存在的证据，虽然实验已经表明了“以太”并不存在，但两人宁愿相信实验过程出现了纰漏，也不相信“以太”真的不存在。

原因很简单，如果“以太”真的不存在，就意味着牛顿力学体系轰然倒塌了，这是包括两人在内的几乎所有物理学家们都无法接受的。

事实摆在面前，不容物理学家们不相信。在迈克尔逊莫雷实验之后，不少物理学家们也相继做了类似的实验，结果都是一样的。

但即便这样，物理学家大佬们仍旧坚信“以太”存在，想方设法从其他方面“左右逢源”，比如说洛伦兹就提出了“以太在运动的方向上会收缩”，来解释光速的特殊性，并因此提出了洛伦兹变换，但就是不认同光速的绝对性。

其实洛伦兹已经无限接近狭义相对论了，甚至可以说，只需要简单地把“以太”理解为时空本身，就可以揭开狭义相对论的神秘面纱了，但洛伦兹就是没有跨出那一步。

说点题外话，其实有些科学家认为是洛伦兹创建了狭义相对论，也是不无道理的。因为“以太”本来也是假设的概念，物理学家们并不知道“以太”到底是什么，只是假设它是光的传播介质。站在如今的视角来看，“以太”不正是时空本身吗？光在时空中传播，可以理解为时空就是光的传播介质，这也很正常。而且洛伦兹所谓的“以太会在运动方向上收缩”，时空也具有这种特性，时空在运动的方向上也会收缩，也就是所谓的“尺缩效应”。

而爱因斯坦就比较干脆：既然没有任何证据证明以太的存在，干脆就利用奥卡姆剃刀的“如无必要勿增实体”的基本原理，直接否定“以太”就可以了。因为爱因斯坦提出了光速不变原理的假设，在此基础上，狭义相对论就诞生了。

爱因斯坦也把洛伦兹变换作为狭义相对论的基本公式之一，也能看出洛伦兹当时有多么接近狭义相对论。

洛伦兹变换其实就是伽利略变换的“升级版本”，是高速世界里的相对速度计算。说白了，伽利略变换只是洛伦兹变换在低速世界的近似值和特例，由于我们日常生活中的速度与光速相对太小了，伽利略变换已经足够精确了，没有必要用更精确的洛伦兹变换了。

从洛伦兹变换相对速度计算公式可以看出，当物体的速度非常低时，公式就简化为伽利略变换。但是当物体的速度达到亚光速时，公式就不能简化了。而且无论两个物体的速度有多快，哪怕都是光速，通过洛伦兹变换计算出来的相对速度也是光速，根本无法超过光速。

所以说，你在一艘光速飞船上奔跑，哪怕你奔跑的速度同样是光速，你的速度也不可能超过光速，而仍旧是光速本身。这一切都是基于光速的特殊性：光速是绝对的，与其他任何速度叠加之后仍旧是光速！