反方向飞行的两束光，相对速度是两倍光速吗？这不是超光速了吗？

首先，这是一个好问题。其次，能提出这个问题，其实反映出的是很多人对光速和爱因斯坦狭义相对论的理解还不够透彻，很多时候仍然在下意识地用低速世界的思维去衡量亚光速世界。

那么，到底有没有超光速呢？两束反方向飞行的光，相对速度是不是两倍光速呢？

答案是：不知道！或者说不确定！

光是很特殊的事物，也很“霸道”，因为光速是绝对的，光速不需要参照系，或者说在任何参照系下观察光速都保持绝对不变，这其实就是光速不变原理。

对于光来讲，是没有时间概念了，也可以理解为光的时间是静止的，这也是为什么光可以瞬间跨越任意遥远的距离，不管多远的距离，光都可以瞬间到达。

如果连时间的概念都没有了，又怎么计算两束光的相对速度呢？根本不可能。理论上讲，两束光的相对速度等于距离除以时间，但对于光来讲时间是不存在的，没有时间当然无法计算相对速度了。

所以，答案就是“不知道”，不确定，或者说问题本身就没有意义。

另一方面，从狭义相对论的角度来讲，我们也能得出同样的答案。其实宇宙并不存在所谓的“光速限制”，大自然并不反对我们超越光速，狭义相对论中的“光速限制”也是有前提的，并不是绝对的。

这个前提就是“惯性系”，也就是惯性参照系。在惯性参照系中，物体的速度不能超越光速。言外之意，在非惯性系中，物体的速度可以随意超越光速。

如何理解上面这句话呢？

首先，惯性系是什么？通俗理解就是“牛顿运动定律成立的参照系就是惯性参照系”，不成立的参照系就是非惯性系。同时，惯性系只适用于宏观运动物体，而光并不是宏观物体，它具有波粒二象性，所以光不能作为“惯性参照系”，也不能作为“参照系”，所以以光为参照系来衡量相对速度是没有意义的。

如果把光换成普通的物体，比如说把两束光换成两艘飞船会怎么样呢？

这时候就需要狭义相对论站出来了。狭义相对论有光速限制，任何具有静质量的物体都不可能达到光速，更不能超光速。而飞船具有静质量，所以飞船的速度无论如何都不可能达到光速。

这里就假设飞船的速度非常接近光速，就假设是0.99倍光速吧，那么这两艘飞船的相对速度是多少呢？

刚才说了，狭义相对论的一个重要前提就是“惯性系”，在惯性系里，任何速度都不可能超越光速。

而地球就是一个惯性系，当然，地球并不是绝对的惯性系，但并不影响我们解决问题。所以说如果以地球为参照系，比如说你站在地面上静止不动，在你眼里两艘飞船的相对速度是多少呢？

你可能会想到初中数学课上学到的速度叠加公式，用公式简单表达就是V+V1+V2，实际上这个公式就是伽利略变换。

如果按照伽利略变换，结果就是1.98倍光速，也就是两艘飞船的速度加起来。这不是超光速了吗？难道爱因斯坦的狭义相对论错了吗？

当然不是，你也知道肯定不是。问题出在哪里了呢？

上面你所用的速度叠加公式，也就是伽利略变换是建立在绝对时空观基础上，只适用于低速世界。由于我们所在的时空并不是绝对的，不是一成不变的，时间和空间会受到速度的影响，时刻发生改变。

所以，在亚光速世界，必须用更精确的洛伦兹变换才行，也就是向独立速度叠加公式。

从公式中可以看出，不管V1和V2的速度多快，最终的速度V都不可能达到或超越光速。有一个极端情况，如果V1和V2都等于光速，最终的结果并不是两倍光速，而仍旧会是光速。

如果V1和V2都非常小，那么公式中的分母就约等于1，公式就简化为V=V1+V2，这不就是伽利略变换吗？

所以说，伽利略变换只是一个特例，是洛伦兹变换在低速世界的特例和近似值。

以上的分析都是建立在惯性系的分析，也就是在你的眼里，两艘飞船的速度无论如何都不可能超过光速。

不过如果脱离了惯性系，比如说两艘飞船之间的相对速度是多少呢？

由于脱离了惯性系，也就不再受狭义相对论的“光速限制”束缚，两艘飞船的相对速度就可以超光速。

两者之间并不矛盾，反而恰恰印证了狭义相对论的正确性。事实上科学家一直在利用非惯性系中的超光速现象来做各种实验。

最常见的就是大型粒子对撞机。科学家让两个微观粒子以非常接近光速的速度对撞，它们之间的对撞速度就超过了光速，撞击瞬间产生巨大能量，可能会碰撞出各种“碎片”，也就是更微小的基本粒子，通过分析这些基本粒子，科学家们就能获得更多微观世界的秘密。

这就是光速和狭义相对论的秘密，我们不能片面地看待光速和爱因斯坦的狭义相对论，大自然并没有光速限制，而狭义相对论中的光速限制也是有前提条件的！