当提到天地速率的极限——光速黄色幽默，以及与之联系的扫尾，咱们不可幸免地要归来爱因斯坦的相对论。一些东说念主不详会对此抓有异议，质疑为何老是拿相对论来说事，毕竟相对论并非铁板钉钉的事实。然而，相对论并非都备真谛，但它与光速和光速扫尾的考究商量辞谢忽视，尽头是在狭义相对论的框架内。因此，当咱们究诘光速扫尾时，不得不触及狭义相对论，以下将张开潜入筹商。

狭义相对论的一个中枢不雅点是：光速代表了天地速率的极限。但这一极限并非一成不变，更准确的说法是：光速是任何信息传递及静质地非零的物体速率的上限。

许多东说念主对此感到困惑：难说念不是物体间的相对速率不错擢升光速吗？设思你身处一艘极速奔驰的飞船，其速率可视为光速。若是你在飞船内朝飞船的怒放主见迈步，表面上你的速率应为飞船速率与你走路速率之和，似乎这么的话，你的速率如故卓绝了光速。若此情景照实竖立，相对论岂不是不攻自破？

然而，实质情况并非如斯。即使你身处光速飞船，你的速率也无法擢升光速。若是真能如斯裁汰打破光速极限，狭义相对论早已不复存在。那么，为什么在光速飞船上的你无法卓绝光速呢？

谜底在于“光速不变”这一原则。简而言之，在职何怒放景色和参照系中，光速都是一个恒定的值。例如来说，我开启手电筒射出一齐光，而你以接近光速的速率追赶这束光。常常情况下，按摄影对速率的忖度打算限定，你与光束之间的相对速率应当接近于零。但实质上，光束与你的相对速率仍旧为光速，这就是“光速不变”原则的含义。

这一原则颠覆了牛顿经典力学中的相对速率不雅念，也即伽利略变换。它标明了牛顿力学的局限性，该体系仅适用于低速天下，在那边，咱们熟知的速率重迭公式仍然有用。但一朝参加亚光速限制，这一公式的时弊变得庞大，必须借助洛伦兹变换来修正。

为何牛顿力学在亚光速限制失效？原因在于牛顿力学竖立在都备时空不雅之上，时辰和空间是固定不变的，与怒放或参照系的选拔无关。而在相对论体系中，爱因斯坦淡漠时空是相对的，它会因周围物体的怒放而变化。

具体变化如何？爱因斯坦的狭义相对论告诉咱们，速率越快，时辰就越慢，空间就越短，即“时辰扩张效应”（钟慢效应）和“尺缩效应”。

为何爱因斯坦能得出速率会影响时辰和空间？谜底在于“光速不变”原则，在相对论体系中，这不仅是一个假定，而且是一个公理。实考据据以及表面推导，如麦克斯韦方程组得出的光速忖度打算公式，都复古光速不变这一事实。

为何“光速不变”意味着“光速不可卓绝”？在亚光速限制，忖度打算相对速率时咱们不可再简便地重迭，而是需要洛伦兹变换。运用该变换，咱们不错推断出：物体速率越快，其质地就越大，加快度就越繁重。当物体速率接近光速时，咱们无法再使其加快。

这就是狭义相对论中的质增效应。此外，洛伦兹变换标明了洛伦兹在爱因斯坦之前如故很接近于发现狭义相对论，仅仅他不肯废弃都备时空不雅，因而与这一伟大发现交臂失之。

光速不变原则看似叛逆了咱们的日常分解，毕竟在日常生存中，速率都是相对的，必须有参照系才智界说。但光速的额外性在于，它无需参照系，在悉数参照系中都保抓不变。

咱们不错在日常生存中找到雷同的风物，以水波为例，非论咱们如何迁移，水波的速率都与咱们无关。光波也一样，其速率只与咱们的四维时空联系，与物体或物体怒放景色无关，仅取决于四维时空的结构以及真空中的磁导率和介电常数。

通过这个例子，你不详能更好地领路光速不变原则。若仍有困惑，以下举一个具体的例子来诠释。

假定你在一辆不休加快的汽车上，你会感到背推感，仿佛有股力量推着你，况兼加快度越大，这种嗅觉越历害。在这种情况下，你完成任何算作都会合计冗忙，显得渐渐。关于粒子而言，在不休加快流程中，其怒放也会“降速”。

而若是你乘坐的是匀速直线行驶的汽车，则不会感受到上述推力。

可见，加快度和时辰的荏苒之间存在某种商量，这恰是“双生子佯谬”所描述的场景。

例如，一双双胞胎兄弟，哥哥乘飞船以接近光速离开地球，弟弟留在地球上。飞船复返后，两兄弟再次相遇，究竟谁更年青？谜底是哥哥，因为他所资格的时辰比弟弟慢。

凭证狭义相对论，弟弟的迁移速率若是接近光速，则他的时辰体验会延缓，也就是说，弟弟会显得愈加年青。你可能会辩讲授：速率是对称的，弟弟联系于哥哥相同以接近光速在迁移，那么弟弟相同会比哥哥更显年青。

难说念这不格格不入吗？咱们如何处分这个矛盾呢？

事实上，严格来讲，这个问题并不合乎用狭义相对论来解答，因为该表面条款的是惯性参考系，而哥哥处于一个非惯性参考系中，换句话说，哥哥与弟弟所处的参考框架并不合称。

但若是咱们运用广义相对论来分析，这个问题就显得不那么复杂了。照实，在相互眼中，哥哥和弟弟都在以接近光速迁移，但正如先前所究诘的，这么的对比并无实质意旨。从广义相对论的角度来看，哥哥在往复地球的流程中必定资格了加快和延缓的流程。凭证广义相对论中的“等效旨趣”，即惯性质地与引力质地等同，因此，在加快和延缓流程中，哥哥实质上资格了强盛的重力场，这当然导致了他的时辰体验变慢。

另一情形：

在场景一中，由于哥哥资格了加快和延缓流程，况兼处于一个非惯性参考系中，是以他的时辰体验变慢相比容易领路。有东说念主可能会质疑：若是哥哥一直保抓亚光速的恒定速率遨游呢？例如，历久以0.8倍光速遨游，并在一段时辰后与弟弟擦肩而过。

当哥哥与弟弟擦肩而过的一霎，究竟谁更年青呢？

谜底是：这种相比没挑升旨，因为我不可给出谜底。为什么没挑升旨呢？

因为哥哥和弟弟历久处于两个不同的惯性参考系中，“同期性”的主见就失去了意旨。哥哥和弟弟当然无法进行相比，唯有当他们处于疏导的惯性参考系中，时辰的相比才挑升旨。

换句话说，在弟弟看来，哥哥的时辰体验变慢了，显得更年青。而在哥哥看来，弟弟的时辰体验相同变慢了，弟弟也显得更年青。

事实上，这种服从恰恰响应了速率的相对性，亦然时辰扩张效应的一种发达，哥哥和弟弟赢得的不同论断并不矛盾，因为他们是在不同的惯性参考系中得出的论断，这么的论断莫得可比性。

换句话说，咱们每个东说念主都只需要对我方的时辰，也就是“固恐怕”雅致。什么是“固恐怕”？简便来说，就是我方口袋里的时钟所清醒的时辰。

每个东说念主都有我方的“固恐怕”，与其他东说念主的“固恐怕”无关，不同的“固恐怕”相互相比是没挑升旨的。举个例子，假如5000光年外的黑洞隔壁有一颗行星，上头居住着外星东说念主，由于受到黑洞强盛重力的影响，外星东说念主的时辰体验相较于东说念主类会显得变慢。

但这种时辰体验的降速对东说念主类来说莫得实质意旨，因为每个东说念主都只可对我方的“固恐怕”雅致，外星东说念主的时辰非论快慢，东说念主类也不可将其“拿来使用”，这对东说念主类来说莫得任何影响。除非外星东说念主来到地球并在复返我方的星球后，才智感受到时辰各异带来的影响。

似乎我跑题了，让咱们回到正题。

之前提到，光速无法被卓绝是因为光速恒定不变，实质上，狭义相对论的悉数公式都不错用光速不变这一原则来解释，原因很简便，因为狭义相对论就是基于光速不变这一前提推导出来的。

例如，光子莫得静止质地，为什么莫得呢？照旧因为光速不变！

为什么？

何为“静止质地”？就是在速率为零的参考系中，物体所具有的质地。但关于光子来说，在职何参考系中，其速率都保抓为光速不变，也就是说，光子不存在速率为零的参考系，因此光子莫得静止质地。

固然，这仅仅一种曩昔的解释时势，还有许多其他行动不错用来解释光子为何莫得静止质地。

总结

光速无法被卓绝的原因特别简便，就是因为光速恒定不变。而由于速率是距离（空间）与时辰的比值，这意味着为了保抓光速都备不变，不同参考系中的距离和时辰就必须作念出相应的迁移，唯有这么，才智稳健光速的独裁特质。

举个例子，面临归并束光，静止不动的你和以0.5倍光速遨游的我看到的那束光的速率都是光速，若是咱们所处的时辰和空间完全疏导，那么咱们所见的那束光就不可能疏导。

之是以咱们看到的光束速率疏导，是因为高速遨游的你的时辰和空间发生了相应的变化，通过这种变化来确保那束光的速率保抓光速不变。

换句话说，时辰和空间这两个物理量特别天真，就像两个数学矢量一样，技巧在进行迁移，以保证光速的都备不变。

关于咱们来说，速率唯有两种可能：光速，或低于光速。那么是否存在第三种可能呢？咱们确凿不不错擢升光速的速率遨游吗？

实质上，当然界并莫得扫尾任何物体擢升光速，当然界并不式样这些，你有才略超光速就尽管试试。当然界所扫尾的仅仅在四维时空结构下的“超光速”。

换句话说，光速的扫尾，只在四维时空的框架内有用。实质上，非论是狭义相对论照旧广义相对论，都是竖立在四维时空的基础上的。

言外之味，若是咱们能够脱离四维时空，况兼能够坦然无恙，那将意味着咱们将能够解脱“光速扫尾”，不错汗漫地以超光速遨游。或者在脱离四维时空之后，咱们只不错超光速遨游，因为在更高的维度时空中，最小的速率可能就是光速。

那么问题来了：更高的维度时空确凿存在吗？当今，这个问题还莫得谜底，列位不错充分阐扬你们的思象力黄色幽默，去思象高维天下的时势。