每天睁开眼睛，目力所及之处皆是光的功劳。它无处不在，速度更是快到极致。

至少当代的人们都相信，只要是发现了光速的上限，或者是找到比光速更快的事物，就意味着爱因斯坦曾经的定论错了。

光速就像人类现代科学的一个终极敌人，一把理论上的锁，人类为了试图超越它，多年来有着哪些畅想？还有着怎样的失误呢？

古人：光传播不需要时间！

西方宗教中，光是上帝制造的，神灵造光没有缘由，要有光便有了光。这实际上也暗含了古人对光的一种理解和认知，即光无处不在，只要你睁开眼它就存在，这不正是造物主赋予光的最大特性吗。

在基督教出现之前，更早的古希腊人对光也有自己的一套认知体系。当时有学者推断，光在传播过程中不需要时间，也可以说它的速度就是无限大的。

最简单的例子就像天空的闪电，无论距离多远总是先看到闪电发亮，而后才会听见沉闷的雷声。有时闪电在距离当事人更远的情况下，雷声的延后就更明显。

对于没有掌握更多物理知识的古人来说，光如此快的速度，就相当于是不需要传播时间了。

西方社会对光的理解，从那之后越过中世纪再到近代，基本上没有人再提出质疑。就连古代大量的科学家都认为，光的传播不需要时间，它本身是无处不在的。

比如知名的学者笛卡尔，他就认为光速是无限大的，在传播过程中不需要时间支撑。

但伽利略却不认可这一点，他认为光传播速度再快，也是有时间上限的。为了证明自己的理解是对的，伽利略还曾做过一个有趣的实验。

他找来几个人，在夜晚按照几公里的间隔排开站立，每人手里提着一盏灯。伽利略的思路是，第一个人先点亮灯，后面的人再看到灯亮后，依次把灯点亮。

从本质上说，伽利略的这个实验思路是对的，因为光在传播过程中确实有速度，那么每个人看到灯亮再点亮自己手里的灯，就会存在时间差。

可问题是，那时候的伽利略并不知道光速非常快。当第一个人点亮灯之后，接下来的人也几乎是在同一时间点亮了灯。在当时看来，伽利略的实验失败了。

如果将间隔的距离拉大到太阳系各大行星之间的距离，那么光速的传播以及延后性就能体现出来了。就像太阳光照射到地球大约需要8分钟左右，照射到木星乃至土星，所需就更多。

虽然伽利略当时的实验失败了，但却启发了另一个科学家卡西尼。

作为巴黎天文台的台长，卡西尼多年来一直在研究木星和它的卫星，在编写星历表时，他发现了木星的卫星会被木星掩食。

到1676年，卡西尼得出一个观点，木星卫星的运行之所以存在周期性变化，是因为地球上的光到达木星需要时间，而且他当时推算出这个时间需要22分钟左右。

在此基础上，卡西尼又推算出光的传播速度为每秒21万公里。与现代光速的计算数值虽然有误差，但卡西尼的研究打破了几千年来的传统观念。

从那以后，科学界都逐步认识到光传播是有速度的，只需找到它更精确的数值即可。

速度和质量的关系

时至今日，人们都知道光速在真空环境里可达到每秒约30万公里。不是真空的环境比如大气层的影响，会导致光速传播有所下降，但差距和真空下的速度并不大。

换言之，在目前人类已知的宇宙范围内，还没有什么能够和光速并驾齐驱。至于说它的速度能否被超越，自从20世纪爱因斯坦提出那个著名的公式后，目前依旧没有谁能证明它是错的。

E=mc^2，质能方程本身理解起来并不复杂，它说的是质量（m）和能量（c）之间的关系是等价的。在同等的情况下，大的质量也蕴含了大的能量。反过来说要想拥有更大的能量，质量亦会跟着直线上升。

举一个不恰当的例子，你拿一个乒乓球砸玻璃，它爆发出的力量无法把玻璃砸碎。如果把乒乓球换成台球，便能轻松把一块玻璃砸碎。

乒乓球和台球砸向玻璃是一种运动，运动本身是包含了动能，动起来就是一种能量，而动能产生的本身，相对于物体静止时，它的质量有所增加了。

当然在现实环境中，动能质量相比于静止时的增加可忽略不计。有过一个计算，如果一个台球的运动速度达到每小时160公里，它自身质量相比于静止时只会增加0.000000000002克。

这时候就该光速上场了。假设物体运动的速度接近或超过了光的速度，其运动状态下的质量会增加，静止时的质量实际上也增加了。而且这种增加不是小规模的，而且还是大规模的增加。

质量的增加，也意味着如果它要确保以高速的状态运行，就必须得输出与自身质量同等的能量才能完成，该物体本身的质量就大到离谱了。几克重的物体，接近光速运动，它的重量将能达到几十吨。

如此一来，物体的运动、速度和质量之间，就成了一种悖论。因为不管是什么东西，既要保证其能以光速飞行，又要保证它的质量维持在一个合理的范围，事实上是不可能做到的。

反过来说，既然物体的运动和质量形成了这样的悖论，也就意味着物体运动的速度无法做到和光速一样，更不可能超过光速了。

一个世纪以来，在严谨的科学界，还没有发现有谁能打破这一理论。当然从科幻的角度去看，超过光速不但能实现，而且方式也是多种多样的。

用太阳帆来给人造飞船提速

没有爱因斯坦之前的17世纪，历史上的科学家开普勒曾提出过一种太阳帆的设想。到了20世纪，经过现代科学家的进一步研究，理论上可以让人造飞船以接近光速甚至是超光速的方式运行。

简单来说，在建造的人造飞船上安装太阳帆，这是一种类似薄膜的镜片。该装置能够反射各种光，通过反射形成辐射压，最终会因为压力的差距而形成一个反方向的推力。

听起来很不错，但实际计算后，就意味着它不可行。以日地间的距离为标准，太阳光在一平方米的太阳帆上产生的推力，还达不到一只蚂蚁的重量。

也就是说，要想达到更大的推力，就得将太阳帆造的足够大。试想一下，什么样的太空飞行器，光是一个接受太阳光的装置，面积就要达到100平米、1000平米、10000平米乃至更高。

所以说不用计算，光是想一下就知道它不可能实现。从逻辑上看，这依旧跟质能方程一样，中间存在不可逾越的悖论。

至于别的以光速或超光速运行的方法，在科幻作品中体现的很多，而且各种方法理论层出不穷。但不管是哪一种，迄今为止都还没有能直接运用到现实里的技术。

既然光速不可超越，于是有科学家又在思考另一种可能，光速真是恒定不变的吗，它是不是发生过某种变化呢？亦或现在的实际速度已经跟30万公里这个数值不一样了？

光速变慢了吗？

光速不变，在现代社会事实上就是真理。但也有科学家提出假设，光速可变，而且宇宙早期的光速，与现代的光速就存在差异。

根据这一观点，宇宙早期的光速要比现在的光速快。随着后来宇宙膨胀的速度减弱，光速也逐渐慢了下来。

除了这一观点外，还有一种观点认为，现代意义上的光速也不是恒定不变的，它的传播速度甚至会变慢。

提出该观点的，是来自马里兰大学的一位研究人员。此前，该研究人员研究了一颗位于大麦哲伦星云里的超新星SN1987A。

根据研究人员的测算，该超新星传出的光子，实际抵达地球的时间，比用光速计算的时间晚了4.7个小时。

研究人员据此认为，是光在传播过程中出现了真空极化现象。在这种情况下，光会瞬间分解成正电子和电子，由此形成的引力势导致了减速。

假设这一研究是正确的，那长期以来天文学界测算的天体距离就都是错的。因为现在依照光速的测算，都是以每秒约30万公里为基准点的。

除了有观点认为光速会变慢以外，此前还发生过超光速粒子出现的乌龙事件。

超光速粒子存在吗？

2011年，来自意大利的一组科研人员，在利用欧洲核子研究中心的设备进行实验时，发现中微子运动的速度超过了光速。

这组科研人员随后急不可耐宣布了结果，然后就在外界都认为爱因斯坦的观点终于遭到挑战时，研究人员后来又发现，是实验设备出现问题，导致他们的计算结果出错了。

超光速的粒子没有发现，这组科研人员倒是败坏了自己的名声。不过当你发现他们是意大利人的时候，似乎这种情况就又解释的通了。

其实不光现在出现过乌龙，还在上世纪80年代，也有科学家曾宣布在宇宙中，发现过比光速还要快的电波。但所谓的发现，到后来也都不了了之。

这些曾经的乌龙事件，反倒进一步证明了光速观点的正确。

结语

就目前来看，光速依然是宇宙内最快的速度，这一概念迄今得不到真正的挑战。围绕这一理论的其他观点，基本上都是想象和科幻。

或许你可以放开思路去想，光速的恒定不变在未来会被打破。就像历史上的地心说和其他学说被打破一样。

但这种颠覆何时会带来，目前还没有确切的时间表。人类从地心说到认识银河系乃至宇宙，用了数千年的时间。光速的理论未来如果也能被证伪，所需时间可能也不会少。