光速是最快的速度嗎？還有比光速更快的速度嗎？

光速真的是極限速度？

我們常常聽到一個説法：光速是最快速度。但事實真的如此嗎？

其實並非如此，光速是最快速度是有條件的，而且有時它並不快，比如，契倫科夫輻射。在輕水中，光速還沒有帶電粒子的速度快。

那你可能要説，是不是真空中的光速是最快的？

真空的光速大概是3*10^8m/s，它確實是一個極限速度，但同樣也是有限定條件的，這裏指的是物質、信息、能量傳輸的極限速度是光速。那具體是咋回事呢？

物質、信息、能量的極限速度

這要從牛頓力學和麥克斯韋的電磁學的矛盾説起。在牛頓理論中，我們知道，如果有一個小車沿着直線運動，車上有一個人，這個人也沿着車的運動方向運動，假設車速是10m/s，人的速度是5m/s，那這個時候，如果有個地面觀測者，他看到的人的速度其實是車速加上人相對於車的速度，也就是10+5=15m/s。

換句話説，如果我們把車中的人換成一道光，那地面參考者看到的光速就應該是車速+光相對於車的速度，所以就應該是車速+光速，這是一個大於光速的速度。牛頓理論下的這個結果其實是很符合我們日常生活中的經驗的。

但是麥克斯韋在研究電磁學現象時，就提出了著名的麥克斯韋方程。

這個理論非常好地描述了電磁學現象，一個和牛頓理論媲美的偉大理論。在這個理論中，麥克斯韋預言了電磁波的存在以及光就是一種電磁波。後來，這也被赫茲用實驗證明了。

而麥克斯韋方程是可以導出光速的表達式的，這個表達式是：c=1/ε0μ0，這裏的“ε0”和“μ0”都是常數，也就是説是個固定值，這就導致光速c也是一個常數。

但是根據牛頓理論，一個速度具體多大其實要看具體的參考系的，但是麥克斯韋的理論讓我們知道光速是擺脱參考系而存在的。

許多許多的科學家都在試圖解決這個問題，最終都以失敗而告終。唯獨愛因斯坦成功了。

他基於光速不變原理和相對性原理，提出了相對論。在相對論中，他提出了一個相對論質量。

其中v指的就是物體的實際速度，m0指的是物體靜止時的質量。通過這個方程，我們知道速度如果超過光速，分母就會等於零，這個方程就失去了意思。因此，物質、信息、能量的極限速度只能是光速，而不能超光速。

有沒有比光速更快的速度？

實際上，只要不是物質、信息、能量的傳遞，就可以達到光速。最常見的超光速現象是宇宙的膨脹速度。上世紀20年代，天文學家哈勃就發現，銀河系外的星系大多都在遠離我們，而且離我們越遠的，遠離的速度就越快。

後來，通過分析，我們發現，宇宙其實是在膨脹的，但是這個膨脹不是邊緣在膨脹，這有點像是小孩子長身體，不是外面這圈在放大，實際上是整體性的在膨脹。

這才會出現，我們看到銀河系外的星系都在遠離我們的現象，實際上，不是它們在動，而是它們所處的空間在膨脹。後來，科學家可以通過觀測和理論計算，得到一個哈勃常數，這個常數可以讓我們算出宇宙膨脹的劇烈程度，還能算出距離我們多遠的星系，遠離我們速度有多快。

於是，我們猛然發現，宇宙中絕大多數的空間都在超光速遠離我們。這就意味着我們可能永遠都看不到它們的存在了。

不僅現在存在這樣的現象。在很早以前，宇宙剛誕生的第一秒內，其實發生很多事情。其中就有一個暴脹階段。在這個階段，宇宙發生了劇烈的膨脹，幾乎是瞬間變大到了原來的10^30倍，這個速度是遠遠超過光速的。

除了宇宙膨脹是超光速的，其實還有存在其他的超光速現象，比如：相速度。（下圖中紅點表示的地方。）

再比如：量子糾纏。

不過，這裏要強調一下，相速度、量子糾纏以及宇宙空間的膨脹都不違反相對論，因為它們都無法實現信息、物質、能量的傳遞。就拿量子糾纏來説，它指的是兩個為坍縮的粒子的糾纏態，在你沒有觀測這兩個粒子時，你根本無法知道它們的狀態，但你觀測了一個，另外一個的狀態也就確定了，而此時的糾纏態也不存在了，也就是説，你無論如何去操作你觀測這個粒子，都無法改變另外那個，這也就意味着你根本沒辦法利用量子糾纏來實現信息的傳遞，但你可以用它來進行加密。