光速是宇宙中最快的速度，同時也是人類發(fā)現(xiàn)的物體運(yùn)動最快速度，愛因斯坦認(rèn)為任何存在質(zhì)量的物體，運(yùn)動速度都無法超過光速，那么愛因斯坦是怎么知道的？

光速，在物理學(xué)中是一個很重要的“常量”，因為真空中的光速是不會發(fā)生變化的，不論和任何速度相加，都只能得到光速，因此有人突發(fā)奇想，把手電筒丟出去，認(rèn)為手電筒運(yùn)動的速度再加上光速，就超越了光速是不正確的。觀測者相對于光速的運(yùn)動速度和光速本身無關(guān)，所以光速和任何速度疊加后，能得到的速度都只是光速。

速度都疊加并不遵循經(jīng)典力學(xué)的法則，而是遵循相對論法則，因為隨著科學(xué)的逐步發(fā)展，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，經(jīng)典力學(xué)并不適用于所有的情況，特別是物體以解決光速的速度高速運(yùn)動時，經(jīng)典力學(xué)就不再適用了，并且在引力強(qiáng)大的天體面前，經(jīng)典力學(xué)也會失去效果，相對論就是為了解決這些問題誕生的。

狹義相對論指出，在任何慣性系中觀察，真空中的光速都是一個常數(shù)，不會因為光源本身或者是觀察者的運(yùn)動發(fā)生變化，量子力學(xué)的測不準(zhǔn)原理指出，當(dāng)我們想要一個數(shù)據(jù)變得更準(zhǔn)確的時候，必然會引起另外一個數(shù)據(jù)變得模糊，而真空中的光速并不會因為其他原因發(fā)生變化，所以光速十分重要，是一個衡量和研究宇宙時很重要的常量。

光速不變原理也不是愛因斯坦猜測出來的，而是求解麥克斯韋方程組得到的結(jié)果，并且也被邁克爾遜—莫雷實(shí)驗驗證，所以光速不變原理有數(shù)學(xué)模型，也有理論基礎(chǔ)和實(shí)際驗證，這個原理也是愛因斯坦創(chuàng)立狹義相對論的基本理論依據(jù)。

而在廣義相對論中，光速不變原理得到了更好的延伸，因為在廣義相對論中，慣性參考系并不存在，被加入了廣義相對性原理后，光速不變原理可以適用于所有的參考系，光速這個常量也就變得更加重要了。

在狹義相對論中，對于能量的概念也有了革新，在傳統(tǒng)的認(rèn)知中，質(zhì)量和能量完全是兩個概念，但是狹義相對論指出，質(zhì)量和能量只能存在一定的當(dāng)量關(guān)系，也就是我們常說的質(zhì)能方程：物體的質(zhì)量為m，則相應(yīng)的能量為 E=mc。

所有光源發(fā)出的光都各向同性，也就是光速不變原理，并且所有慣性參考系內(nèi)的物理定律都是相同的，那么質(zhì)能方程都可以成立，恰好這兩個理論都可以被推導(dǎo)出來，這證明質(zhì)能方程是同樣成立的。

質(zhì)能方程指出，物體的質(zhì)量，其實(shí)就是它自身能量的體現(xiàn)，質(zhì)量越高蘊(yùn)含的能量就越高，但是正常情況下，質(zhì)量無法轉(zhuǎn)化為能量。而一個物體在運(yùn)動的時候，運(yùn)動的速度越快，它的運(yùn)動時產(chǎn)生的能量就越大，物體相對的運(yùn)動質(zhì)量就越高，有質(zhì)量的物體在接近光速的過程中，質(zhì)量會變得越來越高，這種效應(yīng)在正常情況下不明顯，只有在接近光速時，物體的質(zhì)量增加才會越來越快。

當(dāng)一個物體接近光速的時候，它的質(zhì)量也會接近無窮大，所以我們會發(fā)現(xiàn)，在宇宙中光速其實(shí)扮演著“無窮大速度”的角色，也就是我們常說的速度上限，從正常的情況來看，超越光速是無法實(shí)現(xiàn)的，因為我們沒有無限的能量去驅(qū)動一個質(zhì)量無限大的物體，而光本身可以達(dá)到光速，是因為光的靜止質(zhì)量為0，運(yùn)動時必然會達(dá)到光速，不過在不同的介質(zhì)中，光速也是會發(fā)生變化的，這也是為什么我們要說真空中的光速是宇宙中最快的速度的原因。

所以，愛因斯坦是根據(jù)各種科學(xué)研究和數(shù)學(xué)計算，推論出有質(zhì)量的物體無法達(dá)到光速的，并且這個理論也得到了實(shí)際認(rèn)可，是相對論的理論基礎(chǔ)，而相對論是人類現(xiàn)在物理學(xué)的理論基礎(chǔ)之一，我們對于物體高速運(yùn)動的狀態(tài)和強(qiáng)引力場的情況都需要用相對論來解釋。

不過相對論本身也并不完善，相對論和量子力學(xué)之間的矛盾，讓我們沒有一個可以解釋整個宇宙的“大一統(tǒng)理論”，這就給未來人類超越光速留下了一定的余地，就像是經(jīng)典力學(xué)無法解釋整個宇宙一樣，未來人類會找到更全面的理論，在新的理論體系中，超越光速可能就不是一件那么困難的事情了。