大家好，欢迎收看量子科普第61期，我是常常，今天和大家聊一聊关于爱因斯坦是如何推导出光速是宇宙中的最快速度，理性的说，在我们所处的四维空间内，即使有超越光速的速度，我们也无法感知到。

首先来说，速度并没有快慢之分，也不存在最快速度、最慢速度，因为在牛顿的经典力学体系中，速度只是相对的速度，计算速度是需要一个参考系，例如我们在房间里吃东西，那么以你所处的房间作为参考系，你本身是没有速度的，但是如果将太阳作为参考系，因为地球进行的自转、公转，所以你的速度就会很快，这就是坐地日行八万里，巡天遥看一千河。

以牛顿的经典力学体系来看，世界上根本不存在运动最快的物质，因为计算速度的参考系是不同的，那么光的速度又是如何计算出的呢？这要得益于19世纪的英国物理学家推导出的麦克斯韦方程组，麦克斯韦方程组可以计算出电磁波的速度，而光也属于电磁波的一种，所以光速最快就是爱因斯坦在大学期间通过麦克斯韦方程组计算出的。

但是推导的麦克斯韦方程组存在一个问题，因为麦克斯韦方程组并没有加入任何参考系就计算出了光速，这与牛顿经典力学体系中的速度必需参考系的定论出现了严重的偏差，被当时物理学界封为真理的牛顿经典力学竟然无法与电磁学相容！

爱因斯坦在研究光速时也发现了这个严重的问题，因为牛顿经典力学中认为速度必须有参考系，后来很多支持经典力学的科学家在经典力学中加入了"以太"要素，认为光速的参考系是以太，当时正在上大学的爱因斯坦对于以太是光速的参考系提出的质疑，爱因斯坦认为用"以太"为光速打了一个补丁，那么光速后续的问题中还有使用以太打几十个甚至上百个补丁，而且以太只是一个虚无缥缈的理论，根本无法被证实，所以爱因斯坦创造性的在光速的问题上抛弃了牛顿经典力学中参考系的观点，但爱因斯坦并没有完全推翻经典力学，爱因斯坦认为光在所有参考系中速度都是相同的，后来爱因斯坦又在其中加入了相对性原理，这就构成了后来爱因斯坦震惊世界的"狭义相对论"。那么光为何是宇宙中的最快速度呢？

其实光运动的速度不单单只是物质运动这么简单，它还涉及到一个信息传递的问题。

我们感知信息无非是用触觉、听觉、视觉等几种方式，那么这几种方式中传递信息最快的就是视觉，而光就是视觉信息传递的载体，我们利用电磁波进行信息传递与视觉原理相同，因为光也是电磁波的一种，所以与其说光速是宇宙中运动最快的速度，倒不如说光是人类能感知到的、宇宙中信息传递最快的速度。可能上面的叙述有些晦涩难懂，下面给大家举一个生动的例子

假设：我们现在有一个可以超越光速的航天器，我们将它发射到距离地球一光年的星体上，这个航天器仅仅需要5秒就可以飞行一光年的距离到达星体，但是我们接收从星体上发射的光或者电磁波到达地球则需要一年的时间，也就是说，即使超越光速的航天器仅需要5秒就可以达到星体，但是我们也无法感知到，因为它的速度超越了信息传递的速度，我们感知到航天器的速度只能是航天器的5秒+光的一年=一年零五秒。

所以说在四维空间内，即使有超越光速的速度，但是由于信息传递的限制，我们也无法感知到。