超越光速是穿越未来还是回到过去（超越光速就能回到过去）

我们经常会听到这样的说法：光速飞行，时间就会静止。超越光速，时间就能倒流，我们就能回到过去。

上述观点很好读懂。但这里我们需要强调一下：第一，为何一定要超越光速才能，还有，超越的为何是光速而不是其他速度？光速是速度为何会与时间有千丝万缕的联系？

在数学课上我们都学过，速度等于距离除以时间，也就是空间除以时间。从中能够看出，速度与空间和时间都有一定的关系，速度的改变会影响时间和空间。

当然，上述观点并不是今天要讲解的核心思想，只是一种通俗的理解方式。

速度，并非绝对的，而是相对的。当我们说某某物体的速度时，其实都会默认有一个参照物存在。比如说我们说汽车的时速为100公里，其实就是默认地面为参照物。只有选择了参照物，速度才有意义，否则速度就失去了存在的意义。

这就意味着，选择不同的参照物，物体的速度就会不同，速度是会随时变化的。这种速度的相对性在我们生活中随处可见。

再举个通俗的例子。你和朋友驾驶车辆以100公里的速度在高速公路上行驶。但尽管汽车速度很快，但在你眼里你的朋友是静止不动的。但对于静止在地面上的我来讲，你的朋友在快速飞行。

但奇怪的是，光速显得很特别，光速从来不会因为参照系的不同而有任何改变。

这就是光速不变原理。

说白了，在任何参照系下，在任何运动状态下观察光速，光速本身都是不变的。通俗来讲，光速不会与其他速度叠加。

举个现实中的例子，你就能直观感受到光速的独特性了。

假设你拿着手电筒以50%的速度（相对地球）飞行，我站在地面上不动。在我眼里手电筒的发出的光飞行速度是多少呢？

按照我们日常生活的速度叠加原理，很容易得出手电筒的光的速度应该是光的速度 你飞行的速度，也就是150%光速。

但事实上并非如此，在我眼里，手电筒发出的光飞行速度仍旧是光速，而不是150%光速。

说白了，光速是绝对的！

到这里你可能意识到了什么。由于速度是空间除以时间，三者都是相关联的，随时变化的。如果想要保持光速的恒定不变，其他两个因素必须无条件地相应改变来适应光速的绝对不变。

也就是说，如果光速是绝对不变的，那么时间和空间必须要改变。这也说明了时间和空间向来就不是两个完全独立于彼此的，而是相辅相成，是有机的整体，也就是我们通常所说的“时空”（四维时空），时间和空间是不可分割的。

四维时空是爱因斯坦相对论的核心。

那么时间和空间会有怎样的概念来适应光速不变呢？

时间膨胀（钟慢效应）和尺缩效应！

举个例子。我静止在地面上，你相对地面高速飞行，在我眼里你的时间流逝速度就会变慢，我看到你的一切都是慢动作。

为何现实中我们看不到时间膨胀效应呢？因为我们平时的速度相对光速实在太慢了，时间膨胀效应微乎其微，可以忽略不计。必须以亚光速飞行才能体现出来。

那么为何会出现时间膨胀效应呢？用简单的数学几何公式（初中就可以）就可以推导出来（之前多次说过，这里就略过了）。同样地，尺缩效应也是如此。

时间膨胀和尺缩效应是同时出现的，也可以说两者是等效的。

既然速度越快，时间流逝的速度就越慢，那么如果速度达到光速，是不是意味着时间就停止了呢？

来个思想实验。假设你以光速飞行，意味着你表现出来的性质也像光那样。而对于光本身来讲，在它眼里是没有时间概念的。光可以瞬间跨越任何浩瀚星际距离，而不消耗任何时间。在光眼里根本没有空间和时间的概念。

也就是说，对于光来说，时间是静止的，停滞的。当然如果你能以光速飞行，也是如此。但无论如何你做不到这点，你只能尽可能地接近光速飞行。

说到这里，估计不少人会有这样的疑问：既然光的时间是停滞的，为何我们还说光在传播过程中仍然需要时间呢？比如说光速飞行一光年的距离需要一年时间，太阳光飞行到地球需要大约8分钟。

这就是参照系选择的不同。刚才所说的“光的时间是停滞的”是以光的角度来描述的，而我们通常所说的“太阳光飞行到地球需要8分钟”是以人类视角来描述的。

那么如果能够超越光速飞行，是不是能够回到过去呢？

理论上，如果你能超光速飞行，你确实能追上某个物体很早时间发出的光，甚至能够追上自己本身过去发出的光。

但这并不意味着你能够回到过去，你只是看到了过去的某个影像而已。就相当于你突然瞬移到2200光年外，能够看到秦始皇（理论上）一样，但你回不到秦始皇时代。

那么物体（有静质量）的物体速度为何无法达到甚至超越光速呢？

根据爱因斯坦狭义相对论，物体的速度越大，质量也就相应变大，当速度接近光速时，质量会趋于无穷大，这就是质增效应。再想加速就需要无穷大的能量才行，显然这是不可能的。

对于光速不变原理，还有一点需要强调，广义上的光速不变实际上还包含着以下内容：

举个例子，假如你我分别以60%光速反方向飞行，我们观测彼此的相对速度是多少呢？120%光速（60% 60%）吗？

并不是，你我的相对速度仍旧是光速，而不会超越光速。即使我们两个的速度无限接近光速（比如99.99%），我们两个的相对速度仍旧是光速。

说到这里，就需要提到洛伦兹变换。我们所在的低速世界基本上用伽利略变换就可以了（说白了，也就是速度叠加）。

但一旦上升到亚光速世界，伽利略变换就不准确了，需要用到更准确的洛伦兹变换。实际上，伽利略变换就是洛伦兹变换的特例，低速世界的特例。

从上面的公式中就可以看出，当v1和v2非常小时，分母就趋于1，洛伦兹变换就成了伽利略变换，这也说明了伽利略变换是洛伦兹变换的特例。

最后总结一点，虽然我们无法达到或超越光速，我们无法利用速度回到过去，但是大自然似乎并不反对我们回到过去。广义相对论预言的虫洞有可能让我们“超光速”飞行，甚至回到过去。

虫洞是连接两个不同时空结构的通道，虽然科学家还没有找到虫洞，但理论上它是存在的。或许未来某天我们可以通过虫洞瞬间到达遥远的星际距离，甚至回到过去。

也说不定未来某天有未来人会通过虫洞造访地球。

你，期待吗？

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