光速不變是狹義相對論兩大假設(shè)之一，相對于另一個假設(shè)“相對性原理”，這個光速不變要難理解的多，復(fù)雜得多，也可以說是狹義相對論各種反常識的根源。正因為如此，在我開始準備寫相對論系列文章的時候，第一件事就是要把這個問題徹底講清楚。

有的人聽到過光速不變這個事，但是并不了解光速不變在狹義相對論中的含義；

有的人以為光速不變是指光在某個介質(zhì)中的傳播速度不變，其實作為狹義相對論基本假設(shè)之一的光速不變指的是真空中的光速相對不同的參考系速度不變；

有的人在其他地方看到過麥克斯韋的關(guān)于光速的公式，那個公式里光速只跟介電常數(shù)和磁導(dǎo)率有關(guān)，認為光速不變指的就是那個，其實并不是的；

還有人覺得光速不變是可以證明的，不管它是想通過實驗（如邁克爾遜-莫雷實驗）還是通過一些所謂的理論，這些理論很多是相對論的結(jié)論，他們從相對論的結(jié)論里經(jīng)過自己“嚴密”的推導(dǎo)，最終“證明”了光速不變，其實，狹義相對論的各個結(jié)論都是從光速不變?yōu)榧僭O(shè)推導(dǎo)出來的，你用光速不變推導(dǎo)出來的結(jié)論反過去證明光速不變，這不是讓自己去證明自己么？這屬于概念邏輯混淆了。

總之，對狹義相對論里光速的理解各種偏差的都有，所以我寫的第一篇文章就是《如何徹底搞懂狹義相對論里的“光速不變”？》，在這篇文章里我比較全面的談了光速不變這個問題，基本上仔細看了這篇文章的人都能夠搞得清上面的那些問題了。

光速是物體運動速度的上限

光速不變是相對論的基本假設(shè)，它是說不管你在什么參考系里測量光速，它不大不小都是c，這是理解光速的第一層。光這個又古老又神秘的東西，實在是隱藏了太多秘密，接下來相對論繼續(xù)給出了第二個關(guān)于光速反常識的結(jié)論：光速是所有物體運動速度的上限。

為什么物體的運動速度的上限呢？我在《為什么物體的速度無法超過光速？光又為什么能達到光速？》里給出了答案，并且提前給出了運動物體的質(zhì)量公式。物體在運動的時候，它的質(zhì)量是在不斷的增加的，當物體的速度要達到光速的時候，它的質(zhì)量會接近無窮大，這時候再給物體加速需要無窮大的能量，當然不可能達到光速了。

然后有另外的讀者開始疑惑，你說單個物體的速度無法超光速我認了，那么接近光速可以把，那么如果我讓兩個接近光速的物體相對運動，他們的相對速度那肯定就可以超光速??？很顯然，這種想法注定是要再一次落空的，為了解釋這個，我寫了《兩艘飛船接近光速相對飛行，它們的相對速度會超過光速么？》，解釋了即便是兩個接近光速的物體相對運動，他們的相對速度也達不到光速。在這里，我指出了相對論里的速度合成公式已經(jīng)不像牛頓力學(xué)里那樣只是直接簡單的加減了，所以你通過這種方式也沒辦法超光速。在這里，我相當于又是提前把相對速度的合成公式給引出來了。

時空的變化

在相對論死死的把物體運動的速度定在光速以內(nèi)以后，很多人有了一絲悲觀情緒，認為如果我們的速度永遠達不到光速，那么我們?nèi)祟惾绱擞邢薜膲勖M不是只能在宇宙里行走相當短的距離？距離我們太陽系最近的恒星都有4.2光年，更別說銀河系了，人生不過百年，就算我們能夠以光速運動，那么最多也不過去100光年的地方，太沒意思了。

這樣的想法就忽略了相對論里時空的變化，我們在高速運動的時候，時間空間是都會發(fā)生變化的，你在高速運動的時候，地球人看起來距離你100光年的地方，沒準在你眼里就只有1光年。這里就要考慮到相對論里非常典型的尺縮鐘慢效應(yīng)了，于是我寫了《光速是極限，那人生百年就永遠被困在100光年以內(nèi)了？》來告訴大家相對論的時空并不是如你所想，在這里我順著大家的思路，用比較直觀的例子給大家解釋了尺縮鐘慢效應(yīng)，也打消了部分讀者覺得我們被光速的限制起來的感覺。

寫了那篇文章以后，我借題發(fā)揮，順帶提了一些人類離開銀河系的一些可能，寫了《沖出銀河系：未來的人類將如何在星際間穿梭？》這篇文章。在這篇文章的末尾因為提到了《三體》里的曲率驅(qū)動，所以有些三體迷問了一些三體里的黑域（光墓）的問題（這等于是不停的在給我挖坑啊，這樣沒完沒了一直被帶著走越走越偏~開玩笑，大家有問題盡管問，順著思路問題寫理解起來也通暢一些~），為了解釋這個問題，我寫了《達不到地球逃逸速度，我們就無法離開地球了么？》，重新讓大家大家認識了一下逃逸速度，給大家說了一下低速航天的事情，然后鄭重的高速大家：單純靠引力是困不住文明的，然而黑洞例外。

黑洞

引力困不住文明，只要我的燃料足夠，我以烏龜?shù)乃俣纫材茈x開地球，那黑洞為什么可以困住物體呢？為什么即便使用低速航天的辦法也沒法離開黑洞呢？黑洞是宇宙里非常神奇的東西，相對論在遇到黑洞奇點的時候居然出現(xiàn)了無窮大的情況，說白了就是失效了。然后我寫了《使用低速航天的辦法能離開黑洞么？》比較簡答的介紹了一些跟黑洞相關(guān)的這個問題，告訴大家黑洞不是靠引力束縛住飛船，而是靠完全的扭曲時空，讓時空形成了閉環(huán)，黑洞里面的東西找不到出路。

最后我做了一個關(guān)于黑洞-奇點-宇宙的腦洞猜想：我猜想我們的宇宙會不會就是一個不斷膨脹的大黑洞，宇宙這個大黑洞因為它極大的引力把它周圍的時空彎曲得閉合了，形成了自己的一個小宇宙。我們宇宙的外面會不會還有很多黑洞宇宙？我們無法離開這個宇宙就跟物體無法離開黑洞一樣，一個黑洞就是一個宇宙~

文章寫到這里了，自然還有人繼續(xù)問黑洞的事情，但是我想我得踩一下剎車了。這一系列的文章都在我的意料之外，都是順著光速的問題一步步寫下來的，最后寫到黑洞-奇點-宇宙了也該告一段落了。黑洞是廣義相對論里預(yù)言的東西，要更多的了解黑洞，起碼等到以后把廣義相對論講了下再說吧~

結(jié)語

這篇文章是總結(jié)篇，是這些天一系列和光速相關(guān)文章的一個總結(jié)和梳理，也希望大家在看著光速系列文章的時候能夠有條理，這樣比較容易形成系統(tǒng)，能夠更好的了解相對論。

另外，我雖然只是寫光速，但是大家也看到了，這一路下來為了解釋這些情況我們把相對速度公式、運動質(zhì)量公式、尺縮鐘慢，甚至是黑洞都搬出來了，算是提前打了一個預(yù)防針，提前把相對論里的一些內(nèi)容透漏出來了。當然，這里出現(xiàn)的內(nèi)容都只是簡單的介紹的，具體的情況我們后面會再重點說。