你肯定聽過千百遍："沒有東西能比光速更快！"但有人認真解釋過為什么嗎？或者假如你真的嘗試會發生什么？

理論部分

首先，我們先把課堂上那套理論搞清楚。愛因斯坦和他的相對論告訴我們，有質量的物體永遠無法達到光速。但不同于那些讓你昏昏欲睡的物理解釋，我會用一種不會讓你想從窗戶跳出去的方式講清楚原因。

想象你坐在一艘宇宙飛船里，決定玩一個名為"挑戰物理極限"的游戲。你的目標？達到光速。你系好了安全帶，太空杯放在手邊，臉上是一副堅定自信的表情。

你啟動推進系統，給速度增加1米/秒。然后再加一次。再一次。每一次速度的"跳躍"對你來說感覺完全一樣——因為確實如此！這就是伽利略相對性原理在發揮作用：物理學不關心你已經跑了多快；從你的角度看，每一次加速感受都是相同的。

"那么問題出在哪里？"你可能會問，當你已經達到每秒1000萬米的速度且感覺良好時。"我只要繼續加速直到達到每秒3億米（大約是光速）然后大肆慶祝一番不就行了嗎？"

這就是詭異之處。

你的朋友在地球上通過一臺超強力望遠鏡觀察著你的旅程。從他的角度看，一些奇怪的事情正在發生：你的時間正在減慢。

在進行了3億次這樣的"跳躍"后，你飛船上的手表走過的1秒鐘相當于地球上的約1.5秒。當你完成6億次跳躍后，你的時鐘運行速度只有地球時鐘的四分之一。你正在以不同的方式體驗時間，而你自己卻毫不知情。

但這甚至不是最奇怪的部分。

從你的角度看，你與目的地（比如說半人馬座阿爾法）之間的距離實際上在縮短。不是比喻意義上的——是物理空間真的在收縮。經過足夠的加速后，原本需要四年光程的旅行對你來說可能只有幾周的旅行時間。

從你朋友的角度看，你正接近光速但永遠無法完全達到，就像古老的"飛矢不動"悖論的現代版本。同時，你卻在飛速前進，認為一切完全正常，而宇宙在你周圍扭曲變形。

這就是物理學家所稱的"快度"（rapidity）——一種比我們日常速度概念更好的相對論速度思考方式。快度考慮了所有這些時間膨脹的怪異現象，表明實際上并不存在"速度限制"，而是我們對相對論性運動的感知和測量方式存在限制。

從技術上講，你可以永遠繼續這些跳躍。沒有物理定律阻止你從自己的角度繼續加速。只是無論你做多少次跳躍，地球上的觀察者永遠不會看到你達到光速。你會令人沮喪地接近99.9999%，但永遠無法越過那條線。

現實部分

好了，理論部分講完了。現在讓我們聊聊真正令人毛骨悚然的部分：如果你真的試圖接近光速會發生什么。

在我們宇宙中，真空并不是真正的"空"（之前的文章也有提到過）。即使是最深邃的太空也充滿了宇宙微波背景輻射的光子、極少的氫原子，以及其他各種我們在地球上根本察覺不到的微小粒子。當你以正常速度穿越太空時，偶爾撞到這些粒子就像你行走時偶爾被一兩個蚊子撞到一樣——幾乎察覺不到。

但當你接近光速時，情況完全改變。

如果你以光速的99%行駛。突然間，宇宙微波背景輻射（那個溫度只有2.7開爾文（比絕對零度高出一點點）的微弱輻射）在多普勒效應下變成了強烈的伽馬射線，能量高得足以穿透你飛船的外殼，烤熟你的內臟。

那些稀少的太空氫原子？它們現在就像高能粒子加速器中的質子束一樣撞擊你的飛船，每一次微小的碰撞都釋放出相當于小型核爆的能量。

你會變成太空中的一團熾熱等離子體，在你意識到發生了什么之前就被汽化。這不是理論上的障礙——這是實際的死亡陷阱。

即使你有某種神奇的護盾技術（劇透：我們沒有），你的推進系統也會面臨能量需求的指數級增長。當你接近光速的99.9999%時，再加速一點點需要的能量比之前所有加速總和還要多。你需要比地球上有史以來產生的所有能量更多的能量，只為了再加速那么一點點。

這是宇宙的殘酷笑話：理論上沒什么能阻止你達到光速，但實際上所有因素都聯合起來阻止你。

那么有什么解決方案嗎？

好吧，如果你真的想"超越光速"，你有幾個選擇——但都帶著巨大的星號。

第一個選擇是蟲洞。理論上，它們可以連接空間中的兩點，讓你不必真正通過中間的空間。問題？我們不知道它們是否存在，更不用說如何創造或穩定它們了。而且如果你仔細閱讀關于蟲洞的科學論文，會發現它們充滿了"如果我們有負能量物質"之類的短語（劇透：我們沒有）。

第二個選擇是所謂的阿爾庫比耶驅動器。這個概念設想通過扭曲飛船前后的時空，讓飛船懸浮在一個"時空泡泡"中。飛船本身永遠不會超過光速，但時空的扭曲可以讓你比光從A點到B點更快到達。唯一的小問題？根據最近的計算，它需要的能量大約相當于宇宙中所有物質的質量。

聽起來不太有希望，對吧？

快度與速度的實際區別

讓我們回到那個"快度"的概念，因為它實際上是理解相對論速度的關鍵。快度與常規速度的關系可以用雙曲函數表示：

快度η與相對速度v的關系是：

η = arctanh(v/c)

這聽起來可能像是數學術語，但它揭示了一個基本事實：在相對論物理學中，速度增加并不像我們直覺認為的那樣線性工作。

在低速下，快度基本上就等于速度。但當你接近光速時，情況發生變化。你可以無限增加快度，但速度永遠不會超過c。這就像是一個數學騙局，宇宙使用了一個函數，讓無限的輸入永遠產生小于1的輸出。

更奇妙的是，快度會線性相加（就像我們預期速度那樣），但實際速度不會。如果一艘飛船相對于地球以0.6c的速度移動，而你相對于那艘飛船以0.6c的速度移動，你相對于地球的速度不是1.2c（這違反了相對論），而是大約0.88c。

宇宙真是狡猾，不是嗎？

結論：宇宙最后的嘲笑

所以，當有人告訴你"沒有東西能比光速更快"時，更準確的說法是："宇宙設計了一個極其復雜的物理黑話，以確保有質量的物體永遠不會達到光速，更不用說超過它了。"光速不僅僅是個限制——它是宇宙規則集中的一條基本公理。

我們圍繞光速構建了整個物理學，從電磁學到量子場論，所有這些都依賴于這一不可違背的規則。如果你真能打破它，那么我們所有的物理理論都會崩潰，宇宙可能也會隨之崩潰。

幸運的是（或者不幸的是，取決于你的野心），宇宙似乎非常擅長保護自己的規則。所以光速是宇宙編程中的一行不可更改的代碼。

別試圖黑掉它，后果將會超出你的想象。