光速是宇宙最快速度？光速在这三个速度面前简直太小儿科了！

1905年爱因斯坦提出了伟大的狭义相对论，告诉我们宇宙中存在速度极限，光速。任何物体和信息的传播速度都不可能超过光速。

光速，是一个很特别的速度。对于没有静质量的物体，比如说光子和胶子（传播强相互作用）一出生就以光速飞行，而且必须以光速飞行，没有任何加速过程，瞬间到达光速。而任何具有静质量的物体，无论怎么努力，都不可能达到光速。

为什么？

因为相对论有一个著名的质增效应，速度越快，物体的质量就越大。当物体的速度无限接近光速时，质量将会无穷大，想要物体再加速，就需要无穷大的能量才行，整个宇宙的能量都不够，显然这是不可能的。

除了光速限制之外，光速还有一个更特殊的神奇现象：绝对性。

什么意思呢？平时我们所讲的任何速度都是相对的，都需要有参照系才有意义。但光速就是这么霸道，在任何参照系下都保持绝对不变。也就是说，光速与观测者以及运动状态没有任何关系。这就是光速不变原理。

比如说，即便你以0.99倍光速追赶一束光，这束光在你眼里的速度仍旧是光速。光的这种特性完全违背了我们的直觉，但现实确实如此。

问题来了，难道宇宙中真的没有什么速度能超过光速吗？

非也，狭义相对论中的光速限制并不是绝对的，狭义相对论有一个重要前提：惯性系。也就是说，在惯性系中，物体的速度不能超过光速，也就是说局域速度不能超光速。言外之意，在非惯性系中，速度是可以超过光速的。

同时，狭义相对论之所以明确表明了光速限制，主要也是为了保证宇宙中因果律的完整存在。如果在惯性系中超过了光速，意味着因果律将会彻底崩溃。

因果律的传递速度为光速，意味着任何信息的传递速度无法超过光速，但也间接表明了任何速度只要不传递信息，当然可以超过光速。

理解了以上几点，咱们继续。宇宙中实际上存在至少三种超光速现象。

第一，介质中物质的传播速度可以超光速，不过这里的光速并不是真空中的光速，而是介质中的光速。

这是为什么呢？因为光在不同介质中的传播速度是不一样的，真空中光的速度最大，每秒30万公里。但是在空气或者水中，光的速度就会变小。比如说水中的光速只有真空中光速的75%左右。

那么，我们就可以做到让微观粒子在水中不断加速，速度接近真空中的光速，自然就超过了水中光的速度。而这时候也会出现一个神奇的现象，被称为“切伦科夫辐射”，产生一种特殊的蓝色辉光，幽幽的蓝光。这种现象在核反应堆中会经常看到。

第二，宇宙空间膨胀的速度。

我们都知道，宇宙自诞生之日起就一直在膨胀，膨胀的速度远超光速。而且天文学家们发现，宇宙膨胀的速度越来越快，这背后都是暗能量在发挥作用。

那么，宇宙膨胀的速度远超光速，违反了爱因斯坦的相对论了吗？并没有，因为宇宙膨胀仅仅是空间本身的膨胀，这个过程是没有传递任何信息的。

宇宙膨胀主要体现在大尺度，比如说星系之间的空间膨胀。这就意味着，其实两个遥远的星系，远离彼此的速度是远超光速的，但是星系本身并没有移动，只是星系之间的空间在超光速膨胀。

这就相当于一个不断膨胀的气球，气球上原本有五颜六色的点，随着气球不断膨胀，那些点之间的距离就会不断变大，但点本身并没有移动。

第三，量子纠缠。

关于量子纠缠，之前其实已经科普很多次了。当两个或多个粒子发生相互作用后，单个粒子所拥有的特性已综合成为整体性质，无法单独描述单个粒子的性质，只能描述整体系统的性质，这种现象就被称为“量子纠缠”。

理论上，量子纠缠是瞬间完成的，远超光速，甚至超过光速10000倍。也就是说，纠缠中的两个粒子，不管相距多远，都能瞬间感应到彼此状态的改变，从而做出相应改变。

量子纠缠很神奇，其实我们也可以这样通俗理解，纠缠中的粒子其实仍旧属于一个系统，或者说仍旧是一个“大粒子”，它们当然能瞬间感应到彼此。而且纠缠中的粒子感应到彼此这种方式，并没有传递任何信息。

用宏观物体打比方，比如说一副手套，分别装在两个盒子里，把盒子密封起来。打开其中一个盒子，如果发现是左手套，那么我们瞬间就能知道另外一个盒子里是右手套，但这个过程并不会传递任何信息。

其实这个例子并不严谨，只是更通俗方便我们理解。实际情况是，纠缠中的两个粒子都处于“既是左手套又是右手套”的叠加状态，它们的状态是不确定的，而一旦我们实施了观测，就会从“既是左手套又是右手套”的叠加态，坍缩为“要么是左手套，要么是右手套”的唯一确定状态。

而现实中的两只手套的状态，显然是固定的，只能有一种状态，只是我们不知道罢了。

总结

有人可能会问：宇宙为什么会存在光速限制？

没有人知道答案，只能说：大自然就是这样的，我们观察的结果就是如此。具体来讲，光速被认为是四维时空的固有属性。换句话来讲，只要在四维时空里，你就别想着超过光速了。如果你的真的有本事超过光速，肯定意味着你会脱离四维时空，至于最终你会到达哪里，我就不得而知了，或许是更高的维度，那又是另外一个问题了！