人类对于速度的追求似乎永无止境。从依靠双腿奔跑到驾驭猎豹般的跑车，再到乘坐火箭冲出大气层，我们总想更快一点。在科幻作品中，这种渴望更是化作了“曲速引擎”或“超空间跳跃”，让我们能在弹指间跨越浩瀚星海。

当我们把目光投向现实物理世界，却不得不面对一堵冰冷而坚硬的墙：真空中的光速。它大约是每秒30万公里，精确值是299,792,458米每秒。这个数值不仅仅是一个很快的速度记录，它更像是宇宙造物主设定的一条底层代码，一个绝对的“禁止逾越”的交通标志。

为什么宇宙要对自己施加这样一个限制？为什么我们不能像踩油门一样，不断加速直到超越这束光？

要理解这个问题，我们需要抛弃一些日常生活中的直觉。在牛顿的经典力学世界里，速度是可以无限叠加的。你在时速100公里的火车上向前奔跑，对于地面的人来说，你的速度就是火车速度加上你的奔跑速度。按照这个逻辑，只要我们有足够强大的发动机，似乎总能不断加速。

20世纪初，爱因斯坦用狭义相对论打破了这个美好的幻想。他指出，我们生活的空间和时间并不是独立、绝对的舞台，而是交织在一起的“时空”。在这个新理论中，最核心的基石就是“光速不变原理”。简单来说，无论你是在静止的地面，还是坐在一艘以99%光速飞行的飞船上，你测量到的真空中的光速永远都是一样的。

这意味着，即使你驾驶一艘超级飞船追逐一束光，哪怕你已经加速到累得气喘吁吁，那束光依然会以每秒30万公里的速度毫不留情地甩开你。你永远无法缩小与它之间的这个速度差。

这种反直觉的现象背后，隐藏着物质运动的深刻规律。当我们试图加速一个有质量的物体时，事情会变得越来越诡异。

在日常经验中，物体的质量似乎是恒定的。但狭义相对论告诉我们，物体的惯性——或者通俗地说，它“抵抗加速的能力”——会随着速度的增加而增加。这种效应在低速时微乎其微，但当速度接近光速时，它会变得极其显著。

想象你在推一辆购物车。起初很轻松，但随着你越跑越快，你发现这辆车似乎变得越来越“重”，你需要花更大的力气才能让它再快一点点。当你无限接近光速时，这辆购物车的惯性将趋近于无穷大。

物理学上对此的解释是，要让一个有静止质量的物体达到光速，需要输入无穷大的能量。纵观整个可观测宇宙，所有的能量加起来也不是无穷大。因此，任何有质量的物体，无论是巨大的恒星还是微小的电子，都只能无限接近光速，而永远无法触及那条红线。

那么，为什么光子自己可以达到光速呢？答案很简单也很赖皮：因为光子没有静止质量。它们从诞生的那一刻起，就必须以宇宙最高速度飞驰，这是它们存在的唯一方式。对于没有质量的粒子来说，光速不是一个需要努力达到的目标，而是它们的默认状态。

除了能量和质量的限制，时间也是一个巨大的障碍。相对论的另一个著名推论是“时间膨胀”。物体的速度越快，其自身经历的时间流逝相对于静止观察者来说就越慢。

如果一艘飞船能达到光速，对于飞船上的观察者来说，时间将会停止。一瞬间就是永恒，出发点即是终点。如果试图超越光速，在数学和逻辑上就意味着时间可能会倒流，因果律将被打破，这会引发比如“在你出生前杀死你祖父”等一系列无法解决的逻辑悖论。

宇宙设立这条限速令，并不是为了阻止人类探索星辰大海，而是为了维持自身逻辑的自洽。光速是时空结构的刚性体现，它确保了宇宙中因果关系的确立，让先有原因后有结果成为可能。没有这个限制，我们所知的宇宙将瞬间崩塌为一片混乱。

虽然在科幻小说中，我们可以利用虫洞或曲率驱动来“绕过”光速限制，但那与其说是超越了速度，不如说是利用了时空本身的弯曲走了捷径。在局部的平坦时空中，每秒30万公里，依然是那个不可挑战的终极速度之王。

来源: 张天缘的科普号