为什么光速是所有速度的极限？

1. 为什么光速是所有速度的极限？

根据爱因斯坦相对论，真空中的光速是目前所发现的自然界物体运动的最大速度。
光速与观测者相对于光源的运动速度无关，即相对于光源静止和运动的惯性系中测到的光速是相同的。

物体的质量将随着速度的增大而增大，当物体的速度接近光速时，它的质量将趋于无穷大，所以有质量的物体达到光速是不可能的。
只有静止质量为零的光子，才始终以光速运动着。光速与任何速度叠加，得到的仍然是光速。
速度的合成不遵从经典力学的法则，而遵从相对论的速度合成法则。
真空光速定义值：c0=299792458m/s。
但有些科学家认为，宇宙中有三种东西可能比光速还快。

第一种：光脉冲。
光脉冲就是光源按着一定时间间隔时断时续的发光，在真空状态下，在不同位置测到的光脉冲似乎以一种难以置信的速度在传播。

第二种：量子纠缠。
贝勒大学物理学教授杰拉德-克利弗尔认为，在“量子纠缠”现象中，信息的传播速度似乎比光速快。

第三种：宇宙膨胀速度。
宇宙中足够远的两点，膨胀退行“速度”超过光速，并不违反相对论。同时也意味着，如果距离足够远的两点，光是无法从一点传到另一点的，因为在有限时间内，光走过的距离总是小于膨胀增加的距离。

第四种：虫洞穿越。
虫洞”就是连接宇宙遥远区域间的时空细管。暗物质维持着虫洞出口的敞开。虫洞可以把平行宇宙和婴儿宇宙连接起来，并提供时间旅行的可能性。虫洞也可能是连接黑洞和白洞的时空隧道，所以也叫"灰道"。

2. 光速为什么是极限速度

在开始接受电磁波原理的时候（也就是光波），我好奇地问老师，是不是电流发生变化的时候，周围就会产生磁场。老师回答说是的；于是我又问，那是不是很远很远的地方也有磁场，只是场很小。老师回答说是的；接着我再问，那电流一发生变化，很远很远的地方就有磁场，那为什么它的速度是不是无穷大呢。老师严厉地回答，不对，任何速度都不能超过光速。
这个问题一直苦恼了我很久，直到学了相对论。
打个比方，AB两地相距一万光年，但一个人在A地的人想去B地去旅游有没有可能呢？答案是完全有可能的，虽然人的寿命是有限的，虽然速度也不能超过C。但如果人的速度足够快，在高速运动中的人会发现AB两地的距离缩短。（极限状态分析：当他达到光速后，他会发现AB两地距离缩为一个点，AB两地在同一个位置，他可以瞬间从A点到达B点）在他在B点停下之后，他才发现，原来他只花了很短的时间就从A点到达了B点，就如同超光速一样，而光速那样的运动就像是自己的速度无穷大，可以瞬间到达宇宙中的任何一个地方。
但有趣的是光速是永远不变的，变的只是运动中的观察者看静止的物体变短了，距离是变的
静止的观察者看运动中的物体时间变慢了，时间是变的
光速其实就是一个极限数字，他在速度领域就相当于数学领域的无穷大。
这也解释了为什么光速在任何一个参考系下都是光速，不满足速度叠加原理；就好像数学中一个无穷大的数加上任何一个数值仍是无穷大。
所以超光速就像数学中出现一个比无穷大还要大的数一样，是不可能的。

3. 光速为极限速度是怎么的出来的？

相对论的前提是光速不变并且为极限速度（光速是极限速度是怎么推导出来的我不是很清楚，你感兴趣可以自己去查一下，爱因斯坦推导出光速是极限速度，同一时期最伟大的数学家不信，结果自己也去推导了一边，发现爱因斯坦是对的，所以我们只要把光速是极限速度当做相对论的前提来看就可以了）假设有一辆行驶的火车，火车上有一个小球在竖直方向上做光速的简谐振动，那么在行驶t时间的过程中，对于火车上的人来说，小球通过的距离就是ct，但是对于地面上的人来说由于小球不仅在竖直方向上为光速，在水平方向上还有火车的速度，那么小球通过的距离应该大于ct，但是根据光速不变原理，小球在t时间内运动的最大路程只能为ct，爱因斯坦在这里发现了问题所以根据光速不变，小球运动距离只能是ct，所以得出火车上的人对于地面上的人来说时间t变慢了，这样才能满足对于地面上t时间内，小球运动距离超过ct，而相对论算出了这个变慢的程度具体计算过程有点复杂，你可以自己去书上查找，这边只是说清楚狭义相对论的原理 

 

洛伦兹变换
设s惯性系中x,y,z,t...s'惯性系中x',y',z',t'...相对速度u
则可以推出(洛仑兹的证明自己找...)
x'=伽玛(x-ut)
y'=y
z'=z
t'=伽玛(t-ux/c^2)
伽玛=1/(更号下1-u^2/c^2)
可以推出质量和时间公式
然后微分....
可以导出速度公式 

 

相对论的基本假设是相对性原理，即物理定律与参照系的选择无   大质量物体扭曲时空改变物体行进方向关。狭义相对论和广义相对论的区别是，前者讨论的是匀速直线运动的参照系（惯性参照系）之间的物理定律，后者则推广到具有加速度的参照系中（非惯性系），并在等效原理的假设下，广泛应用于引力场中。相对论和量子力学是现代物理学的两大基本支柱。经典物理学基础的经典力学，不适用于高速运动的物体和微观领域。相对论解决了高速运动问题；量子力学解决了微观亚原子条件下的问题。相对论颠覆了人类对宇宙和自然的“常识性”观念，提出了“时间和空间的相对性”、“四维时空”、“弯曲空间”等全新的概念。狭义相对论提出于1905年，广义相对论提出于1915年[爱因斯坦在1915年末完成广义相对论的创建工作，在1916年初正式发表相关论文]。   由于牛顿定律给狭义相对论提出了困难，即任何空间位置的任何物体都要受到力的作用。因此，在整个宇宙中不存在惯性观测者。爱因斯坦为了解决这一问题又提出了广义相对论。   狭义相对论最著名的推论是质能公式，它说明了质量随能量的增加而增加。它也可以用来解释核反应所释放的巨大能量，但它不是导致原子弹的诞生的原因。而广义相对论所预言的引力透镜和黑洞，与有些天文观测到的现象符合。：m=m0/√(1-v^2/c^2)。  

    其中m代表物体的动质量，即物体运动时的质量，m0是静止质量。经典物理学不区分这两个量，因为在宏观低速运动当中，这两个物理量几乎相同～～其中c指光速，即3*10^8m/s，v就是物体运动速度了。  

    从中我们可以清楚地看到，当v趋于0时，v^2/c^2就趋于零，所以（1- v^2/c^2）就趋于1，√(1-v^2/c^2)也趋于1。这样，m0/√(1-v^2/c^2)近乎等于m0。  
而当v接近于光速c时v^2/c^2趋于1，则 (1-v^2/c^2)趋于0，这时候，m0/√(1-v^2/c^2)跟m0就相差很多了
    代入两个极限数值或许更好理解：  
    当v=0时，m= m0/√(1-v^2/c^2)= m0/√(1-0)=m0，也就是说，物体在静止时动质量等于静质量——当然了，物体不动的时候哪来的动质量，可见理论与数学符合得很好。  
    而当v=c时，m0/√(1-v^2/c^2)= m0/√(1-1)=m0/0，因为x/0(x>0)表无限大——举个例子：路程s=x(x>0)，速度是0，时间就等于s/v=x/0，而速度是零说明永远到不了，时间也就无限大，因此，m0/0表示的是质量无限大。  
    而又因为质量与能量等价——  
    如果你不知道，想想那些不懂相对论的人每天挂在嘴边的e=mc^2。  
    c我们说过了是常数光速，e时物体的内能，从中我们看出物体内能与质量的关系，如果一物体要想达到光速使其动质量无限大，就需要有无限大的能量去推它，然而，无限的能量是不存在的，所以正常的物体不仅不能超光速，也不能达到光速。  

    实际上通过这个公式还能更容易的说明正常物体不能超光速，当v>c时，(1-v^2/c^2)<0，√x(x<0)是虚数，而我们的前提是正常物体，质量不能为虚。  

    同样是这个公式，让我来告诉你更多的东西。  
    前面提到了，一个有静止质量的物体达到光速时质量会无限大。而光就是以光速运动的，动质量却几乎没有。   
    因此，我们得出一个结论：光的静止质量为0。  
    再想，什么情况下速度最快——  
    这需要有两个条件：  

    1、物体的静止质量为0。  
    2、运动时的阻力最小。  

    很显然，这就是光在真空中的传播，但凡是个正常的物体，都不可能在运动时同时满足这两个条件，这又是理论证明不能超光速的另一个办法。  

    还有一个公式是△t’=△t/√(1-v^2/c^2)。  

    其中△t’是指的准确的时间间隔，△t指的是在惯性系中的时间间隔。  
    我想这里有必要说明一下：牛顿力学适用的范围称为惯性系，牛顿力学不适用的范围称菲惯性系。而牛顿的东西只是些近似值，在高速运动中根本不能用。  

    从这个公式中我们可以看到，当v=0时，1-v^2/c^2=0，则△t’=△t/0，又是一个无限大，这也就是说，从对于发生事件的地点作相对运动的坐标系中所测的时间无限长，即时间停止了。  
    再看，当v>c时，1-v^2/c^2<0,则△t’=△t/x(x是虚数)，这样就又讲不通了。  

    相对论的速度变换法则是v= (v1+v2)/(1+v1v2/c^2),这里可以理解成是作同直线上反方向运动的两个速度v1与v2，两者的相对速度是v。  

    我们代入特殊值：当v1=v2=c时，v= (v1+v2)/(1+v1v2/c^2)=(c+c)/(1+c^2/c^2)=c，相对速度没有超光速。  
    当v1=v2=2c时，v= (v1+v2)/(1+v1v2/c^2)=4c/(1+4)=0.8c，表面上看上去没有超光速，但是实际上代入的时候代入v1=v2=2c就是个错误。

4. 为什么说光速是极限速度？

当物体的速度接近光速时，物体的特性却会发生意外的变化。其中之一是物体质量会随之增加，与光速愈接近，质量增加得愈大。相对论用下面的著名方程来表达这一理念：
E=MC^2


这里m 是物体以速度v运动时所具有的质量，m0是物体的静止质量，即物体不运动时的质量，c为光速。

从这个关系式可以清楚地看到：随着v接近光速，分母减小，开始减小得很慢，后来越来越快；最后v等于光速c时，物体的质量就变为无限大。

一个物体的质量是无限大，这是不可思义的。要使一个趋向无限大的质量加速，无疑需要一个趋向无限大的力。可是，自然界里，没有一个物体的质量是无限大的，也没有一个力是无限大的。宇宙广阔无垠，但其中每一个成员如太阳、地球却都是有限的，每个成员受到的力也是有限的。这样，唯一正确的论断只能是一切物体运动的速度不能超过或者等于光速。
所以光速是极限速度

5. 为什么光速是不可超越的极限速度？

根据相对论理论和E=mc2
首先，你要了解速度的概念：A相对于B以一定的速率运动，以B为参考系，则A的速度就是它相对于B的速率。而如果我们站在C系中来观察的话，我们所看到的‘速度’就不叫做A的速度，而要通过爱因斯坦的速度变换式才能计算出其速度。
好了我们在看速度的最大值：物体的质量和速度是有关系的。。。速度越快，质量越大，加速要的能量就越多，静止时有质量的物体是无法达到光速的，而只有像光子一类，有运动质量，无惯性质量的才能达到光速。
这两样结合在一起就可以让你理解为什么光速无法超越了~

6. 是不是一切速度都不能超过光速

一切速度都不能超过光速。
根据爱因斯坦的狭义相对论，物体的运动速度是不能超过光速的。根据E=Mc^2，物体的质量与能量有着密切的关系。
在20世纪爱因斯坦狭义相对论中质能等价理论的推论，即著名的方程式

，式(质能方程)中为E能量，单位电子伏特（eV），m为质量，c为光速；也就是说，一切物质都潜藏着质量乘以光速平方的能量。
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10%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86.6%时，其质量增加了一倍。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成几何倍数上升，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（在宇宙大爆发时，即大爆炸初始普朗克时期开端之间有很多能量不为0的粒子的质量为0）的粒子才可以以光速运动，如因科学研究虚构的“光子”、“引力子”这个名称。
光速是指光波或电磁波在真空或介质中的传播速度。真空中的光速是目前所发现的自然界物体运动的最大速度。它与观测者相对于光源的运动速度无关，即相对于光源静止和运动的惯性系中测到的光速是相同的。物体的质量将随着速度的增大而增大，当物体的速度接近光速时，它的质量将趋于无穷大，所以有质量的物体达到光速是不可能的。只有静止质量为零的光子，才始终以光速运动着。光速与任何速度叠加，得到的仍然是光速。速度的合成不遵从经典力学的法则，而遵从相对论的速度合成法则。

7. 为什么光速不可超越，简单的说下

根据爱因斯坦的质能方程 E=mC^2;，（式中为E能量，单位电子伏特（eV），m为质量，单位MeV/c² ，C为光速）得到一切物质都潜藏着质量乘于光速平方的能量。从而一个静止的物体，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，如因科学研究虚构的“光子”、“引力子”这个名称。但现实生活中尚未发现这种物质。
     希望你能明白一些······

8. 光速真的不能超越吗，为什么，我始终觉得，是可以超过的

根据爱因斯坦的相对论思考这个问题的话光速是无法超越的，可以超越的不是速度，而是到达一个非常非常远的地方所花时间。这就是时间与空间的相互转化，以目前人类的技术还不能办到。
  这么给你说吧，爱因斯坦有个公式说明了，如果一个物体的速度超过光速，那么这个物体的质量就是无穷大，你可以想象质量无穷大的物体吗？如果你说可以 的话建议写部小说，介绍你的相像中的那无穷质量物体。
  所以说，光速是不可能超越的啦