为什么物体运动速度无法超过光速？相对论说任何有质量的物体速度都无法超过光速，可光有波粒二象性，既然也是粒子，当然也有也有质量，如...
为什么物体运动速度无法超过光速？
相对论说任何有质量的物体速度都无法超过光速，可光有波粒二象性，既然也是粒子，当然也有也有质量，如果一个质量比光粒子还小的单位出现，它的速度凭什么不能超过光速？1905年爱因斯坦提出了著名的狭义相对论。在这个全新的理论中，宇宙中的一切物体的运动速度被规定都不能超过光速。这个和过去的物理学格格不入，甚至有些蛮横的规定到底是怎么出现的呢？以及为什么物理学家对超光速就那么讳莫如深呢？
一. 光速不变的历史背景
其实早在19世纪末的时候，物理学家就已经察觉到一些光速的不寻常了。光速的异常第一次出现在电磁波里面。当时英国物理学家麦克斯韦刚刚提出著名的麦克斯韦方程组，统一了电磁学。人们很快发现，根据麦克斯韦方程组的预言，光速在任何参考系中似乎都应该是一个常数和光源，和观察者的速度都无关。这句话的意思是说，我手拿一只电筒，我看到电筒放出的光以光速往前运动。这很自然。不过如果我坐上一个0.5倍光速向前运动的火箭，我看到电筒的光还是以光速向前运动，而且没有上火箭、静止着站在地面的其他观察者看到的光也是以光速向前运动，这就实在是太奇怪了。
二. 实验与两大基本假设
在电磁学理论刚出来的时候，物理学家们对光速不变这样的推论其实是拒绝的。这太违反直觉了，一定是电磁学理论在什么地方出了问题。然而经过了很长时间的摸索和修改，光速不变的这朵乌云不但没有从物理学的理论框架中消失，反而变得越来越强烈和明显，想忽略都不行。
在1887年，两位实验物理学家，迈克尔逊和莫雷尝试通过迈克尔逊干涉仪来测出光速相对于地球公转速度的变化。
然而实验事实却以很高的精度告诉他们，尽管地球的公转速度一直在不断改变，但在地球上测到的光速却是时时刻刻都是一样的。这就意味着光速真的跟地球参考系的公转速度没有任何关系。
图一： 迈克尔逊莫雷实验原理图
迈克尔逊-莫雷实验非常强有力地表明了光速就是自然界里的一个非常特殊的速度，好吧，既然实验没有办法否定它，人们只好学习如何去理解并接受这一事实。到了1905年，瑞士专利局的一个年轻人，阿尔伯特·爱因斯坦决定正式承认光速不变这个事实，并将光速不变作为一个基本假设放入它的新理论中。这个新理论就是后来大名鼎鼎的狭义相对论。
狭义相对论建立在两大基本假设之上，其中一个是相对性原理，即要求物理定律不依赖于任何具体的惯性参考系。所以的惯性参考系均是平权的。第二个假设就是光速不变。但非常奇妙的是，人们发现这两个看似简单的基本假设要同时满足的话，必须付出非常巨大的代价。因为这两个假设在牛顿的绝对时空下是互相矛盾的。所以如果它们两者都对的话，就一定意味着时间和空间不再是以前那种绝对的物理对象了。我们必须建立全新的时空。
三. 光速不变带来的时空观
如果我们用一种叫做洛伦兹变换的数学工具来代替牛顿时期的伽利略变换。那么爱因斯坦提出的两大基本假设就可以同时得到满足。 
图二：惯性参考系的洛伦兹变换
但代价是，在不同的惯性参考系中长度不再是不变的了。时间的流逝速度也不再是一样的了。甚至在不同的地方，时间的先后顺序都不一样了。在一个参考系中A事件在B事件之后发生。换一个参考系，A事件就有可能在B事件之前发生。也就是说，未来会变成过去，过去会变成未来！
四. 如果超过光速会发生什么？
未来跟过去居然也是相对的。那这样依赖于时间顺序的因果律不是就完全乱套了吗？不过还好。如果我们观察得更细致一些，我们就会发现时间顺序的颠倒并不是一个普适情况，要发生过去和未来的颠倒需要满足一些前提条件。这个条件就是：如果两个观测者看两个事件A,B的发生先后顺序要颠倒的话，则要求这两个事件在时空上的间隔是一个类空间隔才行。
什么叫类空间隔呢？
我们如果用时空图来表示我们这个世界，水平方向是我们的空间坐标，竖直方向是我们的时间坐标。那么光线运动的轨迹就一定处于一个45度倾角的圆锥中，这个时空图上的圆锥就叫做光锥。它把我们的时空分成了三部分，分别是：处在光锥内部的，叫做（关于原点的）类时间隔。处在光锥之上的，叫做（关于原点的）类光间隔，和处在光锥之外的，叫做（关于原点的）类空间隔。
类空间隔的一个特性我们刚刚说了：两个事件的时间先后顺序想要颠倒的，这两个事件必须处于类空间隔上。
类空间隔另一个的特性是:如果想从原点到达类空间隔的任何位置，那么运动速度必须要超过光速才行。
两个特性一结合我们就会发现：任何能量，物理和信息都不能超光速传播！为什么呢？因为如果有任何一种信息可以超过光速，那么它就可以从事件A到达事件A的类空区域上的一个事件B。而类空间隔的两个事件AB不具有绝对的过去和未来。这就使得从A,B既可以是对方的过去，又可以是对方的未来。而如果A，B之间还有超光速的信息往来。那么这就意味着我们可以从未来发送一些信息来影响过去了! 这样世界的因果律会瞬间土崩瓦解。
而这正是物理学家们如此固执地坚持任何信息一定不能超过光速传播的原因。
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为什么物体速度不能超越光速
一个静止的物体,其全部的能量都包含在静止的质量中.一旦运动,就要产生动能.由于质量和能量等价,运动中所具有的能量应加到质量上,也就是说,运动的物体的质量会增加.当物体的运动速度远低于光速时,增加的质量微乎其微,如速度达到光速的0.1时,质量只增加0.5％.但随着速度接近光速,其增加的质量就显著了.如速度达到光速的0.9时,其质量增加了一倍多.这时,物体继续加速就需要更多的能量.当速度趋近光速时,质量随着速度的增加而直线上升,速度无限接近光速时,质量趋向于无限大,需要无限多的能量.因此,任何物体的运动速度不可能达到光速,只有质量为零的粒子才可以以光速运动,如光子.
首先认为物体的速度不能超过光速这个说法就是值得推敲的一个问题.个人认为准确的表达应该是目前已知的物体中,其速度不能超过光速.因为光是我们能看到物体的前提基础,不管光从物体上反射,发出,然后到达我们的肉眼或已知的检测仪器,我们才能发现物体.光是我们目前已知的速度最快的物质,也是我们能看到在光速范围内运行的物体的基础.所以得到了就目前已知的各种物体中,其速度绝对不可能超过光速,因为一旦超过我们就“看不到”他们了.
其次,我们假设真的有一种求知的物体的速度能超过光速,也就是说此时的光不可能照到该物体上.因为光速不够大,所以就看不到该物体了.所以就是真的这么一种物体的话,就是因为所有探测手段的前提就是都是以光速是极限速度的,从而让人类无法捕捉到他.按照目前的逻辑推理来说,得到的结论就是：探测不到即为不存在.但这种推理方式还是有缺陷的.举个例子来说,都以肉眼观测来说,一个正常行走的人和一辆飞驰而过的汽车相比,我们可以很正常的看到行走着的人的一些细节而不能描述出汽车的一些特征,我们再将汽车的速度极限化,就算不超过光速,只要是超过人眼可以捕捉动态图像的极限能力后,人类也就不可能
看到那辆汽车了,难道就能因此而断定汽车没有从眼前驰过吗?如果是这样的话,我们得出的一个结论是：假设一个物体真的存在,但是因为没有被我们使用目前所已知的各种检测手段发现就认为是不存在的,那是严重错误的“检测不到,并不等于不存在“.而这时更为真实的一个提法应该是”不可知,而不是绝对的不存在.”速度很快的时候！质量显著增加！f=ma加速就越困难！需要做的功就越多！当快到达光速时需要的能量就无限大！
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相对论认为物体无法超光速，为什么宇宙膨胀的速度却超过了光速？
准确的表达应该是目前已知的物体中,其速度不能超过光速。因为光是我们能看到物体的前提基础,不管光从物体上反射,发出,然后到达我们的肉眼或已知的检测仪器,我们才能发现物体。光是我们目前已知的速度最快的物质,也是我们能看到在光速范围内运行的物体的基础。所以得到了就目前已知的各种物体中,其速度绝对不可能超过光速,因为一旦超过我们就“看不到”他们了。
为什么任何物体的速度不能超过光速？
没有人知道光是不是最快。但是相对论能解决实际中许多问题。所以这些假设应该是正确的。如果能证明有物质运动比光快那么相对论就完蛋了。必须找更完美的理论来代替。
根据相对论。我们学的中学物理都是速度比较慢的情况下的近似结果。如果速度够快都是错误的。比如在一个50%光速运动的飞机上发射一个50%光速的子弹。子弹速度不是100%光速。要慢一些。
一个物体的速度越快。别人看这个物体上时间越慢，质量越大，长度越短。所以推测当速度接近光速的时候。时间无限慢。质量无限大。长度无限短。无限大的质量要无限大的力才能使他继续加速。但是有无限大的力么？没有。所以速度不能达到光速。更不可能超过。
至于超光速时间倒流只是数学上的演变和猜测。其实超光速的时候相对论已经不能用了。
相对论认为物体无法超光速，为什么宇宙膨胀的速度却超过了光速？
想象一下,如果我们发现某一个速度超过光速,那么就会产生非常有趣的现象,就像电影倒着放一样,人走路会后退,吃饭不是吃进去而是吐出来,死人会活过来,而且越活越年轻……等等这样就乱了套了。所以还是不要有什么速度会超过光速来得好一些。
为什么任何物质运动的速度都不可能超过光速
根据E=Mc^2,物体的质量与能量有着密切的关系.当物体运动时,随着物体速度的增加,他的质量会变大.当物体的速度接近光速时,物体的质量会变的极大,需要无限大的能量来使他加速
但这两年来,许多观测证明光速是可以被突破的.除了楼上所举的例子以外,在超新星大爆炸时,一些大能量物质块会被以超光速的速度向外抛出.几个月前,一些科学家实验证明用激光射过某种特殊气体(不记得是什么气体了,晕)时,
该激光的速度超过了光速.
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