86公里的爱情

为了显示自己水平高，先把以往科学家的一些理论给否定一下。先否定光速这个概念。读初中物理的时候，当时记得速度的定义是：物体单位时间内运动位移的多少称其为速度。对吧？

既然如此，在回过头来说说“光速”。啥叫光?光是物质吗？科学家们不知用什么乱七八糟的手段竟然测得光速每秒钟三十万公里。光既然连物质都没混上，何来的速度！光能运动吗？要是作为物体运动光每秒钟三十万公里，那么，一切物质在物质光的运动作用下齑粉都剩不下。不信用质能方程计算一下，哪怕光有无限小的质量，与每秒三十万公里平方的速度正面相撞，其产出的能量啥东西都给你化得荡然无存。今天我们还妄图躺着海滩上晒太阳？烟儿都不剩！

本文最后继续更正，没有光速。物体的速度能多快就多快，千万别提光速，也别和什么光速比较。因为她根本不存在。

顽石补天

这是个很容易想到的问题。狭义相对论早已给出了回答：不会，在地面看起来你的速度仍然是光速。

要理解这个结论，首先要明白，为什么这会成为一个问题。你的直觉是什么？是“在地面看来，你的速度等于飞船相对于地面的速度加上你相对于飞船的速度”，对不对？

好，这是生活中的常识。但在相对论中，这个常识是错误的！

让我们用数学把这个问题表述得简洁一些。有两个互相之间做匀速直线运动的参照系，在1号参照系看来2号参照系的速度是u，而一个物体在2号参照系中的速度是v，而且这两个速度在同一个方向上。我们把这个物体在1号参照系中的速度记作v'。那么，你的常识就是：

v' = v + u。

这个式子叫做“伽利略变换”，是意大利科学家伽利略（1564-1642）最先注意到的。

在日常生活中，伽利略变换是正确的。比如说，你在一辆汽车上跑步，你相对于汽车的速度是5米每秒，汽车相对于地面的速度是15米每秒，那么你相对于地面的速度就是20米每秒。

但是，相对论会告诉你，伽利略变换只是个近似公式，真正准确的公式是：

v' = (v + u) / (1 + uv/c^2)。

其中c是光速，大约30万公里每秒，^2表示“平方”。这个公式叫做“洛伦兹变换”，是由荷兰科学家洛伦兹（1853-1928）发现的（不是爱因斯坦哦，爱因斯坦提出了狭义相对论的理论体系，但洛伦兹变换在此之前就发现了）。它相当于在伽利略变换的基础上，加了一个1 + uv/c^2的修正因子。

洛伦兹

这个公式会告诉你什么呢？

当u和v跟光速相比很小时，uv/c^2接近于0，分母1 + uv/c^2接近于1，这时v'基本上就是v + u，你就回到了伽利略变换。

在上面那个u = 15米每秒，v = 5米每秒的例子中，情况就是如此。如果你把精确的式子代进去，会发现对结果的修正只有10的负16次方的量级，也就是说要到小数点后第16位才能显示出差别，这样小的效应甚至都超出了仪器的探测能力。

但是，当u或者v跟光速可以相比时，情况就不同了，这时你就要严肃对待这个1 + uv/c^2的修正因子了。

例如，u = v = c/2，你相对于汽车和汽车相对于地面都以光速的一半运动，这时会怎么样？你的直觉是v' = c，你相对于地面达到了光速。但正确结果是，v' = (1/2 + 1/2) / (1 + 1/4) c = 1 / (5/4) c = (4/5) c。在地面看来，你的速度是光速的80%，仍然低于光速！

再来看，如果u = v = (3/4) c呢？这时你的直觉是v' = (3/2) c，你相对于地面超过光速（这是很多人设想的超过光速的办法）。但正确结果是，v' = (3/4 + 3/4) / (1 + 9/16) c = (3/2) / (25/16) c = (24/25) c。你离光速更近了，达到了光速的96%，但仍然低于光速！

实际上，用一点初中级别的数学就可以证明，如果u和v都小于c，v'必然也小于c（你不妨来证明看看）。也就是说，希望通过运动叠加的方式达到光速，是不可能的。

最后来看题目中的情况。这时u = c，你的直觉是v' = v + c，但洛伦兹变换的结果是什么呢？

是v' = (v + c) / (1 + v/c)。这个式子化简以后是什么？

就是c啊！

在地面看来，你的速度仍然是光速！

你以为会是光速加上v，但v这部分刚好完全被洛伦兹变换相对于伽利略变换的修正吃掉了，剩下的仍然是光速。

你很容易发现，如果u和v中有一个等于c，那么v'就等于c。如果u和v都等于c，v'还是等于c。

经常有人问：“如果两束光相向而行，那么在一束光看来另一束光的速度是不是2c？”现在你知道了，答案仍然是c。

总之，光速有这么一种特性，能击败一切的通过变换参照系对它进行修正的努力。无论你怎么换参照系，光速总是那么多，既不会更高，也不会更低。这正是相对论的基本原理之一，叫做“光速不变性”。所以在《三体》中，用一个无论在什么距离看起来都同样高的王子来比喻光速。

最后，有两点需要提醒一下。

一，这个题目说得有点问题，因为根据相对论，飞船这种“静质量”不为零的物体是不可能达到光速的，只有光这种“静质量”为零的物体才会以光速运动。关于这一点，可以参见我的另一个回答“光是如何达到光速的？”（https://www.wukong.com/answer/6448603586589884685/）。所以原题目最好改成“在一个飞行的飞船上有一束光，在地面看来它比光速快吗”。也就是说，与其问u = c会发生什么，不如问v = c会发生什么。不过，这对于本文的内容并没有影响，因为你可以注意到，在洛伦兹变换中u和v的地位是完全等价的，把两者换一下得到的是同样的公式。

二，洛伦兹变换明显违反日常生活的直觉，但科学界早就承认它是正确的。这不是因为科学家喜欢标新立异，而是因为它符合实验结果。如果你坚持伽利略变换，就会预测一些错误的实验结果。比如说，通过测量在地球运动的不同方向上光速的区别，就可以确定地球在宇宙中的绝对速度。这个实验叫做“迈克尔孙-莫雷实验”。这个实验真的做了，结果却是测量不到在地球运动的不同方向上光速有任何区别！现在，你明白洛伦兹变换的威力了吧？

袁岚峰

如果有人在光速飞船上跑步，那他的速度会超过光速吗？这是否打破了爱因斯坦所说的光速最快理论？

类似这样的问题还有很多，人们无非就是想找出超光速的反例，以此来推翻爱因斯坦的相对论。但事与愿违，超光速反例都是无法成立的，爱因斯坦的相对论始终有效。对爱因斯坦的理论没有理解爱因斯坦对于光速的描述。

首先，速度是一种相对的概念。相对于飞船而言，飞船上跑步者的速度肯定不会超光速，而只是跑步的速度。但即便相对于地面而言，跑步者的速度也不会超光速，而是还为光速。那么，为什么跑步者的速度不受跑步速度加上光速呢？而是还会等于光速这样奇怪的结果呢？

事实上，我们在生活中所使用的速度叠加方法只是相对论的近似，在速度远低于光速的情况下可以使用，但无法在接近光速或者达到光速之时使用。在亚光速和光速的情况下，相对论给出的速度叠加公式如下：

可以看到，上述公式比我们所熟知的公式多出了一个1/(1+uv/c^2)因子。在速度远低于光速之时，uv/c^2趋向于0，该因子趋向于1，所以速度叠加公式就变成了我们熟悉的形式：w≈u+v。

举个例子，如果飞船相对于地面的速度为100米/秒，飞船上的人以10米/秒的速度奔跑，那么，飞船上的人相对于地面的速度为110米/秒。用狭义相对论算出的结果约为109.999999999998776米/秒，这只比近似值小了0.000000000001224%。即便在精度要求极高的航天领域，也可以忽略如此微小的误差。

然而，如果涉及到亚光速和光速运动，就只能利用相对论。假设飞船的速度为光速80%（0.8c），飞船上向前发射出速度为光速30%（0.3c）的石头，那么，石头相对于地面的速度不是w=0.8c+0.3c=1.1c>c，而是w=(0.8c+0.3c)/(1+0.8c·0.3c/c^2)≈0.887c

而在光速的情况下，结果更为特别。如果飞船的速度u为光速c，无论跑步者的速度v为多少，那么，跑步者相对于地面的速度为w=(c+v)/(1+c·v/c^2)=c，也就是说，跑步者的速度还是保持光速（c），而不是超光速（c+v）。

另一方面，对于存在静质量的物体，例如，宇宙飞船，或者人，都不可能以光速运动。关于这一点，可以从相对论的动能公式中推导出来：

一旦静质量不为零的物体达到光速，动能就会变得无穷大，这显然是没有意义的，因为没有无穷大的能量。

为了更符合相对论原理，上述例子可以改成如下的形式：飞船以低于光速的速度相对于运动，并且飞船在前进的方向上发出一束光，那么，这束光相对于地面的速度是多快？

结果跟上面一致，运动飞船发出的光不会以超光速运动，而是还会保持光速，无论飞船达到多快的速度都是如此，这就是当年爱因斯坦推导狭义相对论的立足原理之一：光速不变原理。

光速不变原理并非是爱因斯坦无端臆想出来的，而是有着理论（麦克斯韦电磁场方程组）和实验（迈克尔逊-莫雷干涉实验、光行差效应）的有力支持。并且从狭义相对论中推导出的各种结论与实验结果非常吻合，这足以证明该理论的有效性。

火星一号

如果一个弹簧被压缩到极限时，那么你肯定不能再进一步挤压已获得更大的势能，因为被挤压的物体会在强大的压强下解体。

物体的运动无法超过光速，也是这个道理。在低速且宏观范围的情况下，物体的运动是自由的，不受物理背景的影响。因此，该物体的能量变化主要是其自身的动能增减。

然而，当物体的运动速度接近于光速时，作为物理背景的空间效应就显现了出来，成为不可忽略的物理因素了。

这就好比我们在公园⛲️散步🚶时，并没有感觉到空气的存在。但是，当我们百米冲刺的时候，风的阻力却是非常大的。

由于自然界是一个有机的系统，所以其本质就是不同层次的物理背景和物理对象的相互联系、相互作用和相互转化。

所谓物理背景就是我们通常所说的物理空间，是由各种不同层次的粒子分别构成的。比如，水分子形成水，是鱼🐟的物理背景，气体分子构成空气是鸟儿🐦飞翔的载体。

所谓物理对象就是物质，其本质是由运动的粒子形成的封闭体系，形象地说就是空间的聚集体。

比如，原子的体积是由电子的高速运动形成的封闭体系，原子内部的空间是非常空旷的。如果我们把原子放大到地球🌍的尺寸，那么构成原子的各种基本粒子的体积之和不会超过高尔夫球的大小。

在各种不同层次的空间中，粒子越小的空间越基本，其所影响的范围就越广泛。因此，最为本底的空间，就是由不可再分的最小粒子即由普朗克常数h定义的量子所构成的量子空间。

所以，任何物体的运动都会引起空间量子的不对称碰撞💥，从而引起量子空间的对称性破缺。于是，物体的运动，会受到量子空间的影响与束缚。

于是，量子空间就好比是一个无形的弹簧，物体的运动会产生两种不同形式的能量。其一是相对于自身的动能，其二是相对于量子空间的势能。

低速时，物体的能量变化以动能为主；高速时，其能量的增减则主要是势能的变化。这就是为什么高速的物体具有速度不变性的原因，其能量的参变量由速度改为频率或其倒数弛豫时间。

光子是受到激发的量子，正是由于光子是最小的粒子，所以光子在量子空间受到的束缚最小，需要最高的速度来维持其相对于量子空间的势能。

反观宏观物质，一方面其受到量子空间的影响较大，在其达到光速之前就会产生极大的阻力；另一方面，物质是由量子构成的封闭体系，面对巨大的空间压强，物质会在其速度达到光速之前就逐层解体，直至还原为光子。这就是为什么，任何物体都无法达到光速的原因。

综上所述，作为封闭体系的飞船是无法达到光速的，在飞船上的乘客更是不可能迈开双脚前进的。因为，即便是乘客在巨大的压力下还能存活，其双脚👣也会被量子空间所束缚而动弹不得。

因此，由于物体并非实体，由于量子空间的存在，任何物体包括飞船和乘客，都无法超过光速，会受到量子空间的影响与束缚。这就好比一个人跳水，低速时轻而易举，高速时则会粉身碎骨。

淡漠乾坤

题主的思维缜密，貌似没有任何问题。

其实跳进了经典物理的惯性思维中了，这就是伽利略变换思维，而相对论却是洛伦兹变换思维。

首先狭义相对论的光速极限不是结论，而是前提。

学过大学物理的同学们都知道。狭义相对论有两个公设

其中一个就是真空中的光速是不变的

有个这个公设，才有狭义相对论。所以一定要把因果关系搞清楚。不是狭义相对论的结果是光速不变，而是狭义相对论成立的前提是光速不变。

为什么爱因斯坦如此自信将光速不变提升为公设？

因为在爱因斯坦之前，光速不变就有麦克斯韦的电磁理论的预言。还有迈克尔逊莫雷实验的站台，以及牛顿力学中以太学说与实验的各种不符。

所以爱因斯坦才有自信将光速不变提为公设。

光速不变意味着任何有静止质量的物体不可能达到光速。

如果达到光速，相对论直接失效。那是速度越快，时间越慢的推理不可以建立在已经失效的相对论上了，这是一个悖论。

假命题前置可以推出任意真

因为飞船有静止质量，所以飞船不可能达到光速。

当时题主可以这样问：如果飞船达到光速的99.99……%，那我在飞船里以0.0……1%光速跑步，是不是就超过光速了？从而达到光速的100.0……1%

答案就是：你想多了

首先判断你的运动状态需要选取参照系。如果你以飞船为参照物，你自己感觉就是普通在飞船中普通跑步，你不会有任何超光速的感觉。

那么在地球上的人看，飞船里的时间变得很慢，包括宇航员一切动作和钟表走动。

所以超光速是不可能的，因为你的时间变慢了。速度就是时间和空间的度量。时间的变慢势必导致你不会超过光速。

科学认识论

爱因斯坦说光速最快，我在一个以光速的飞船上跑步，相对来说你的确比光速快。如果你和另一个人在坐一起，另一个人不动，你向前跑步。不动的那个人显然是飞船的速度。你向前跑步了，离开了那个人。速度一定不是那个人的速度。是什么呢？超光速。。。光速不变的本质，是因为光是电磁波，一切波离开波源后就独立存在，不再受波源加速，波源的运动只能改变形成一个波的时间，就是频率。波的速度由介质决定。。。在音速飞行的飞机上向前发射声波，声波速度不能叠加，没有超音速。但是向前发射炮弹，速度就可以叠加了，是两个速度的和。。。为什么是这样的呢？因为波是特殊物质，没有质量的物质，没有惯性，不受波源运动加速。但是有质量的人，和炮弹就不同了，可以被运动物体加速。。。也就理解了，如果在光速飞船上发射光，不能超光速。反而人向前跑步可以超光速的道理。同样音速飞机，音源发声不能超音速，但人向前跑一步就可超音速，发射炮弹也可超音速，太奇怪了吧！

cx1944

遇事不决，量子力学，量子菌来回答这个问题。

错误的假设

头条上想要推翻爱因斯坦相对论的人层出不穷，提出很多貌似合理的问题，自我感觉能秒杀爱因斯坦。但这些问题往往都是建立在一个不可能的假设基础上，然后推出什么超越光速的结论，那还不如直接假设爱因斯坦是个骗子，理论都是瞎扯。

例如这个问题中，题主假设他能在一个光速飞行的飞船跑步，貌似飞船的速度加上他的跑动速度，肯定超过光速了。但事实上，这个假设本身就不成立。

光速不变原理

首先，爱因斯坦在狭义相对论中的基本原理就是光速不变，光子的静止质量为零，它在真空中才能以光速c运动。而对于其他具有质量的物体来说，按相对论来讲，其运行中的质量是随着速度而发生变化的。当物体的运动接近光速时，它的质量也趋于无穷大，所以光子可以光速运动，其他有质量的物体无法光速运行，即使耗尽宇宙的能量，也无法使飞船达到光速。

其次，即使题主是个大神，什么假设都有效，能让飞船以光速运行，他也可以在上面跑步，还是不能超越光速。因为，在相对论中，不管参考系处于什么样的运动状态，测的速度还是限制为光速。

假设人在飞船上跑步，还不如假设你在光速飞船上打开手电筒，是不是以为手电筒发出的光，在地球人看来成2c了？但事实上，无论怎么折腾，最高速度还是c。

这听起来很荒谬，和经典物理格格不入，但这就是相对论的基本原理。爱因斯坦在中学时就在不断思考类似的问题，他的结论就是时空有相对性，但光速具有绝对性。这样相对于宇宙的浩渺，光速确限制了物体运动的速度，星际航行也只能打打虫洞这样抄近路的主意。

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量子实验室

首先恭喜你，你成功地推翻了相对论，成功把爱因斯坦踩在脚下，可以去申请诺贝尔奖了！

但我知道你不会去申请诺贝尔奖的，因为你知道无论如何你不会超过光速，如果真的如此简单地就超光速了，也轮不到你去申请诺贝尔奖，爱因斯坦也不会如此伟大！

但你就是不明白以问题中的方式为什么就不能超越光速呢？

简单说，类似问题中这种超越光速的方法只是因为还在用牛顿的绝对时空观思考问题，在绝对时空观中深深不能自拔。

在小学我们都知道了相对速度的概念，我以8米每秒速度奔跑，你以同样的速度反向奔跑，我们的相对速度是多少？

我们都知道是16米/秒，这就是绝对时空观下得出的结果。但如果我说并不是16米/秒呢？你是不是认为我疯了？

严格来讲还真不是！只是结果非常非常接近16米/秒，以至于我们完全没有必要计较那一点点误差，如果非要计较反而会更麻烦！

不过当速度达到亚光速时，速度对于时空的影响就比较明显了，我们就不能用伽利略变换：v' = v + u（基于绝对时空观的相对速度计算）了，而必须用到洛伦兹变换：v' = (v + u) / (1 + uv/c^2)

说白了，伽利略变化就是洛伦兹变换在低速世界的近似值！而洛伦兹变换也是爱因斯坦相对论公式中的重要基础公式之一，爱因斯坦相对论的核心思想就是光速不变，在任何参照系下，任何运动形式下，光速都不会改变！

宇宙探索

爱因斯坦在了解到“迈克尔逊-莫雷实验”的研究成果之后便在狭义相对论中大胆摒弃了“以太”，取而代之的是光速在任何条件下都不变的“光速不变原理”，并且狭义相对论指出在计算近光速时的相对速度时要使用洛伦兹变换而不是伽利略变换。

在以往的牛顿物理学中，我们计算物体间的相对速度就是简单的将两个速度叠加起来，但上个世纪初物理学家们已经知道了牛顿的理论在近光速下是没有效果的，因此在计算两束光的相对速度以及其他带有光速的问题时，简单的将两个速度叠加是错误的做法。

如果真的有人在无限接近光速的飞船内的话，飞船内部其实还是正常光速的，也就是说飞船内部的人依旧可以自由行走，他的速度也并没有超过光速。

光速飞船内的人其实就像高铁内的人一样，虽然高铁本身正在飞速前进，但高铁内的人只是被动获得了高铁的速度，并不是说在高铁里面跑步的速度超过了高铁的速度。

宇宙探索未解之迷

前提条件存在的问题

首先你永远不可能在真正光速的飞船上跑步，因为第一，有静质量的物体是达不到光速的，想达到光速必须具有无限大的能量，因而光速飞船是不存在的。第二，如达到光速，飞船和人就不存在了，不以时空的方式存在了，它们都成为光了。

假定的理想状态，即相对论在极限特例条件下的答案

其次，即使上述问题解决了（实际上解决不了），或者说不考虑这些问题，假定人和飞船还存在（实际上很可能不存在了）。即你真在光速飞船上跑步，那在相对静止的地面观察者看来，你并没有比光速快，还是光速，当然飞船也是光速。那在光速飞船上看，光仍然能照亮飞船内部，也就是说光对于你来说仍然是光速，你仍然没有超光速。不过你确实比飞船快。上述结论纯是为了满足人的好奇心而又假定相对论仍然适用光速或超光速的情况而作的回答。这里用到了狭义相对论的光速不变原理和洛伦兹变换下的速度合成法则。所谓光速不变原理就是光在真空中的传播速度相对于任何参考系是不变的，其大小为299792458米/秒。与观察者和光源的运动状态无关，也就是说不存在任何优越的参考系。光即使对于光速飞船这样的参考系也仍然是光速，对于在光速飞船上跑步的你也是光速。在地面观察者看来光还是最快的，也是不变的。而光速飞船和飞船上跑步的你与飞船上的光一起成为了几束光。

实际上最有可能最合理的情景是：

飞船无限接近光速，达到了光速的99.999999……%，但无论如何也追不上光，


光对于这个飞船还是不变的光速，对于飞船里跑步的你也是如此，虽然你认为离光速只有一步之遥。而在地面的观察者看来，尽管飞船接近光速，但这个飞船和飞船上的人的时间几乎静止了，飞船里的动作画面被定格。相对于地面，如果飞船以99.9%光速飞行，那飞船上跑步的人就以99.99%光速飞行。如果飞船以99.999999%光速飞行，那人就以99.9999999%光速飞行，如此而已。当然飞船发出的光仍然是光速。飞船上的你永远不会比光快，也永远不会追上光，因而不会发生什么。

最后，如果你不知用什么方法动用了无限的能量达到光速了，你就变成光了，这种情况下，你也不能比光速快。

關鍵字: 光速 爱因斯坦 否定