“光速是宇宙速度的上限”，這句話對於很多人來說，早已耳熟能詳。即便沒有深入研究過愛因斯坦的相對論，人們在日常生活中也可能聽說過這一定律。此外，光速已經成為相對論的代名詞，頻繁地出現在科幻小說和電影中。或許正是因為這一點，無數人對突破光速的限制充滿了好奇與興趣。

以下就是一些關於超光速的常見疑問：

①舉例來說，如果我手執手電筒筒奔跑，那麼手電筒筒發出的光速豈不是瞬間提升，超過了光速（即超過每秒30萬公里）？

②想像一根無限長的木棍，我們讓它繞一端旋轉，那麼另一端的旋轉速度豈不是可以無限大，也就是說，已經超光速了？

③還是一根無限長的木棍，如果我在一端施加一個推力，那麼另一端會立即產生移動。這樣似乎就能瞬間傳遞資訊，那豈不是意味著信息的傳遞速度已經超越了光速？

......

諸如此類的疑問層出不窮，這裡就不再贅述。

通常，這些疑問的產生多源於對相對論的不完全理解，或是僅僅知道一些理論的字面含義，而沒有通過數學公式進行深入理解，因此這類疑問屢見不鮮。

實際上，對這些問題的回答主要分為兩大類：

第一類：利用狹義相對論的一些核心推論（如質增效應、速度疊加原理等）進行說明與反駁。

例如質增效應，對於觀察者來說，如果物體的運動速度越接近光速，其品質就會趨於無窮大，進一步加速則變得不可能實現（實際上，採用能量變為虛數的觀點更為嚴謹，詳見下文）。

第二類：告知提問者，現實世界中不存在所謂“絕對剛體”，一根無限長的木棍在受到外力時必定會發生形變，這一過程的傳遞速度實際上就是固體內部的聲速，利用應力波傳遞資訊，除非是剛體，否則傳遞速度不可能超過光速。

然而，今天我們要探討的是關於光速為何不能被超越的一個更深層次的原因——因果律。這種解釋相對少見，因為在大多數情況下，前述的幾種解釋已經能夠很好地反駁超光速現象。

不過在上述解釋中，似乎忽略了一個細節，那就是大多數關於超光速現象的物體都需要經歷一個加速過程，也就是說，這些物體的初始速度並不超過光速，人們試圖通過加速手段實現超光速。

然而，這種加速過程中就存在問題，正如前面的第一個解答所述，由於需要無限大的動力來進一步加速，所以這種加速過程是不可能的。（注：雖然這個解釋看似合理，但關於物體品質增加這一點——即動品質的概念——在現代物理中已經不再使用，因此更準確的說法是採用能量觀點——質能方程，不涉及動品質——當物體速度達到或超過光速時，其能量就變得沒有意義或成為虛數）

正是這種討論，使我們一直圍繞加速過程打轉，很少去思考另一種可能性——如果物體的初始速度就超過光速會怎樣？

正如光子一誕生即以光速移動一樣，如果宇宙中存在一開始就以超光速移動的物質，又該如何解釋呢？實際上，關於這一點，在上個世紀就有科學家提出了相應的理論——“快子理論”，該理論認為可能存在天生速度就超過光速的物質，並將這類物質稱為“快子”。快子有一個速度下限，即它們不能低於光速（正如普通物質不能超過光速一樣）。

然而，即使不考慮加速過程，天生速度超過光速的快子仍然無法規避因果律的限制。

接下來，我們引入今天討論的核心——因果律。因果律本身是一條古老的原則，稱之為“定律”可能不夠妥帖，因為它的內容實際上是最基本的常識，即“先有因，後有果”。在這個世界上，幾乎沒人會懷疑這句話的正確性。

例如，你在土壤中播下一顆蘋果樹的種子，經過一段時間后，種子長成了蘋果樹。這個過程的順序是先播種，后長樹，你能想像先長樹後播種的情形嗎？

再比如，每個人的生命歷程都是先出生後死亡，你能想像一個人先死而後生嗎？這就是因果律，違背因果律的事情是無法被接受的，這一點應該是不言而喻的。

那麼因果律又是如何與超光速現象聯繫在一起的呢？

在這裡，我們需要先瞭解一下相對論中關於“事件”的定義，所謂事件，就是一個時空點——由空間中的一個點和一個特定的時間構成。以剛才的例子來說，播種是一個事件（事件A），蘋果樹長成又是一個事件（事件B），這兩個事件之間存在因果關係，並且事件B發生的時間必定晚於事件A，也就是說，事件B的時間減去事件A的時間，結果一定大於零。

然而在狹義相對論中，時間不再是所有人都感知相同的物理量，不同的觀察者對同一事件的感知可能不同。例如，在我的參考系中，事件A發生在時間a，事件B發生在時間b，而在另一個觀察者的參考系中，事件A仍然發生在時間a，但事件B卻發生在時間c。

由於因果律在所有參考系中都必須成立，結合上述內容，將這些文字轉化為數學表達式，即b-a＞0，c-a＞0，只有滿足這個數學條件，因果律才不會被破壞。

那麼，這樣的數學條件與超光速現象有何關聯？

接下來，我們簡單介紹一個概念——世界線。

世界線是狹義相對論幾何化後的產物，不同於一般的代數式理解相對論，使用幾何語言能夠更好地揭示狹義相對論的本質，其中世界線被定義為某個物體自身事件的集合，如下圖所示：

其中，橫軸代表空間，縱軸代表時間（這張圖被稱為時空圖），某個物體在每個時刻的空間位置可以用時空點表示，因此一條連續的曲線就是該物體的世界線。而物體的世界線分為三種：類時線、類光線和類空線。

這三種世界線分別對應於：類時線表示速度低於光速的物體、類光線表示物體速度等於光速、類空線表示物體速度超過光速，即超光速現象對應的世界線是類空線。

當我們了解了這些，就可以將問題歸結為：類空線與數學條件b-a＞0，c-a＞0之間有什麼聯繫？

由於類空線與數學條件b-a＞0，c-a＞0都可以歸結為“時空間隔”的概念，那麼什麼是時空間隔呢？

簡單來說，想像一下在平面歐氏幾何中，一段非常短的線段長度如何表示？答案是長度的平方等於（x²+y²）（其中x、y分別代表一端座標軸方向的極小長度，在微積分中可以表示為ds、dy），而在時空圖中關於長度的定義與此類似（區別在於時間），我們稱之為時空間隔。

回到問題，我們知道類空線的時空間隔大於零，而數學條件b-a＞0，c-a＞0通過洛倫茲變換可以轉化為時空間隔，我們能夠證明其時空間隔小於或等於零。

因此，我們可以得出結論：若時空間隔小於或等於零，因果律成立；若時空間隔大於零，因果律不成立，並且判斷超光速的標準就在於此。

而另一個前提就是，我們堅信因果律在所有情況下都必須成立，因此超光速現象必須被排除在外！（也就是說，不存在類空的世界線）

綜上所述，超光速現象之所以不存在，真正的原因是因果律不允許超光速的存在。