光速移动的人朝前扔一块石头，石头会超过光速吗？

假设人以光速前进并朝前扔一块石头，石头能否超光速？

众所周知，光速是目前我们所知的宇宙最快速度，任何物体都无法超过光速。那么如果一个人以光速移动，然后朝前扔一块石头，那石头的移动速度会比光速快吗？

根据相对论公式，当一个物体趋近于光速时，它的质量无限接近于0，因此很显然你不能达到光速，因为你有质量。这就是爱因斯坦伟大的相对论，在任何理论打破它之前，我们可能无法逾越光速这个障碍。

当你接近光速时，一个有趣的效应发生在你前进的方向上，叫做“长度收缩”。例如，假设你开始向一个100万光年外的遥远星系移动，你开始接近光速。你测量到的你和那个星系之间的距离会越来越短。不管你旅行了“多远”或“多久”。重要的是，在接近光速的某个速度下，到那个星系的距离看起来不再像100万光年远，而是500米远，离光速越来越近，这个距离就会越来越短，甚至只有几厘米的距离。

但在你旅行的方向上，整个宇宙中任何东西的距离来说都是正确的。所以当一个人接近光速，即便是14亿光年之外的东西离我们相当于只有一米远甚至更短。再假设现我们达到光速。在这个速度下，你所走的方向上的一切都压缩到了零的距离。在你旅行的方向上已经没有长度了。在那个方向没有空间。你不再存在于三维空间，只有二维空间。你不能朝那个方向“扔东西”，因为“那个方向”已经不存在了！

当然，这个问题非常有趣，以优雅而深刻的方式揭示了时空的本质。要想充分享受这个问题答案的美妙之处，我们必须理解相关的数学方程和它的解，正如相对论和电磁场理论所规定的那样，我们可以从纯粹的物理角度来分析这个问题。

一是光速运动的动力学理论

在这里，让我们忘记你是如何达到光速的，忽略你身后引起这种加速度的力，而是把注意力集中在你以光速不断运动的部分。如果你把一块石头扔到你面前，岩石的速度v相对于你，当然这个速度不等于c，也就是光速和你移动的速度。所以对你来说，岩石的速度不大于c。

另一个有技术可以看到你以光速移动的观察者呢？对他来说，你只不过是一个微小的点，因为长度收缩，你的腕表上的时间已经停止，而他的手表就像其他人的一样。对你来说，你的手表时间运行正常，但对观察者来说，你手表上连续两次滴答之间的持续时间是无限的。所以当你扔石头的时候，他观察到石头也在以同样的速度运动，这个速度就是光速。为什么？因为他不能像你一样用同样的时间和空间来观察石头的运动，所以他对石头的速度的计算是不同于你所观察到的。空间和时间发生了巨大的变化，使观察者看到了石头，你以同样的速度移动，而这恰好是同样的现象，使观察者看到时间在你的手表中停止，而你被减少到一个点。

尽管听起来已经很奇怪，但只要我们忽略了一些物理上的考虑，这就是真的。所以这并不是现实中发生的事情。为了进一步理解，让我们看看第二个场景。

第二个场景是光速运动的动力学理论

现在，让我们假设你已经创造了一艘宇宙飞船，它的动力来自于一种可以将你从0加速到c的技术。观察者也可以看到你从0加速到c。这次当你加速并接近光速时，观察者注意到你的长度在减少，你的时钟连续两次滴答之间的持续时间越来越长。同时你的能量和质量也越来越大。现在，当你获得更多能量和同等质量时，你会使周围的时空弯曲得更多。这就是广义相对论所说的。由于质量或能量的存在，重力只不过是时空的弯曲。所以当你获得更多的能量，你弯曲你周围的时空，最终当你达到光速时，你周围时空的曲率已经到了一个你不能再分辨哪个是空间，哪个是时间的点。因此，你以光速通过空间的运动实际上可能取决于观察者的未来时间，这意味着你将突然消失或消失，因为观察者看不到未来。这叫做光锥屏障。希望你能理解时空的美丽与优雅，以及我们宇宙的奇异行为方式。

在实际物理中，相对论给了我们这个答案，但是实际上不管是相对论。就连量子理论都达到了物理学的极限。作为一门科学，物理学依赖于测量和观察。而有时候我们不能从科学中提取测量和观察，因为它仅仅是科学的定义。

就像光这个东西，通过书中最古老的方法（我们自己的眼睛）将最现代的数字化光电倍增管输出，从窄频带过滤的伽马射线，到半导体传感器，将由光子外传的电信号沿着导体传送到地下湖底的一个大型二极管阵列中微子探测器，对于干涉仪中使用的激光束，它们将相隔数英里的大型混凝土结构反射的分裂光束重新组合起来，以检测重力波，所有这些设备都有一个共同点：它们都是被光所介导。电的、光学的、机械的、热的……所有这些量以及由此而产生的一切，都是由于光的小光子本身或者被用作电子和带电粒子之间能量的信使和载体的结果，我们所有的观察都是光子的结果。

现在，问题就在这里：我们的观察行为从根本上和本质上都受到自然本性的制约。由于它的速度是有限的，而且它是波，所以它的位置和动量不精确。这两个问题直接导致了我们的大脑在试图理解相对论和量子理论时所要面对的难题。

大自然并没有告诉我们要发明一个系统来理解它，它依赖于一个自然的部分来研究自己。不管怎样，我们还是这么做了，但是对于研究人员所用的材料和他试图研究的相同的材料的结果，我们感到非常困惑。

换言之，科学控制的概念是徒劳的，因为我们用来研究宇宙的东西就是宇宙，所以，正是我们研究自然的方法有缺陷（我们早在很久以前就把我们的思想看作超越自然的东西……因此，我们可以脱离它客观地研究它），才创造了相对论的奇怪之处。如果你能接近光速，那么整个宇宙的基本理论就会被你打破，所以你不能。