光速极快，每秒30万公里的速度，成了宇宙中物质和信息传输的速度极限。古代智人在广阔的大陆上无法有效地互相联系仅仅是因为他们缺乏现代化的工具。一旦火车、电报、飞机、轮船等登上了历史舞台，全球的不同文明就注定紧密地联系了起来。
今后，太空移民遇到的问题则更为严重，不同星球移民之间的沟壑是基本物理理论造成的，因为光速无法满足我们星际旅行的需要，而超光速的飞船和通讯手段都违背了狭义相对论。
狭义相对论告诉我们，光速是宇宙中最快的旅行速度，即光速不能逾越。这对普通人来说是有点反直觉。在我们的日常体验中，速度是可以叠加的。例如，小李坐在以v=200km/h速度高速行驶的火车上，然后在车厢里顺着火车前行的方向投掷棒球。对火车上的小李而言，他投出的棒球速度是u=100km/h。对窗外的观测者小张而言，这个棒球的速度就是火车速度加上棒球相对于火车的速度，达到v+u=300km/h。
在这个棒球实验中，我们通过叠加得到棒球相对于地面的速度（v+u）。这种做法被称作伽利略变换（Galilean transformation）。在伽利略变换中，空间的量度是绝对的，与参考系无关；时间的量度也是绝对的，与参考系无关。这就是牛顿的绝对时空观。
那么如果小李在行驶的火车上，打开手电筒，发出的光束相对于地面的速度难道不会超过光速吗？
19世纪末，实验物理学家阿尔伯特·迈克尔逊（Albert Abrahan Michelson）和爱德华·莫雷（Edward Morley）发现伽利略变换竟然对于光的传播不成立。不论在哪个参考系测量光速，都得到一个恒定的值，约是30万公里/秒。换句话说，如果你在火车上打开手电，无论对于火车上的乘客，还是对于车外地面上的观测者，手电射出的光都以相同的速度传播。
1905年，爱因斯坦（Albert Einstein）在其狭义相对论中提出，一切物理规律都应建立在两个基础上：光速不变原理和相对性原理。
相对论认为，物体的运动方程在不同参考系间的转换应该使用洛伦兹变换（Lorentz transformation）而不是伽利略变换。但在物体低速（远小于光速）运动时，伽利略变换是洛伦兹变换的很好的近似。洛伦兹变换最初是用来调和19世纪建立起来的经典电动力学与牛顿力学之间的矛盾，后来成为狭义相对论的基本方程。
狭义相对论还显示，当棒球的速度接近光速时，它的惯性也趋于无穷大。无论你有多大的力量，只能以接近光速抛出棒球，而永远无法抵达光速。在大型粒子加速器中，基本粒子被加速到非常接近光速的程度，狭义相对论的预言已经被物理实验充分检验。
然而，中国科学院研究员李然博士认为，理论上在特定条件下，超光速旅行或许仍有希望。
光速极限为人类设置了物质（能量）、信息传递和太空旅行的严重障碍。是否有办法打破它，理论家们提出了不少奇思妙想。
根据广义相对论，物质的存在会使得空间弯曲，并存在引力透镜效应。如果我们在远处的恒星和观察者之间放上另一个恒星（相当于透镜天体），这个恒星造成的空间弯曲就会使得背景恒星发出的光线的传播线路发生扭曲。在某些时候，恒星发出的光可能分成几路到达地球。地球上的观测者就会在天空的不同位置都看到同一颗恒星的像。
由于路径的不同，每束光线经过的路程也不同。如果遥远恒星死亡，产生超新星爆发，地球上的观测者就会看到超新星在天空中若干个不同位置先后点亮，说明地球到恒星的距离随空间的弯曲而有所改变。
科学家认为，如果要造出空间中的捷径，我们需要剧烈改变空间的几何。例如，造出一个科幻电影中讲到的时空虫洞（wormhole），即爱因斯坦-罗森桥（Einstein-Rosen bridge）。在数学上，虫洞是广义相对论引力场方程的特解，它可以从高维度空间连接我们所在空间相距遥远的两处，即空间两点捷径。
美国物理学家约翰·惠勒（John Archibald Wheeler）指出，在量子泡沫中，虫洞可能不断联通，又不断地消逝。极度发达的文明，也许有办法从量子泡沫中挑出合适的虫洞，将其扩展成一个供旅行者穿越的隧道。
天文学家卡而·萨根（Carl Edward Sagan）撰写的《超时空接触》科普书中这样描写超时空的穿越。他设计了被黑洞剧烈扭曲的时空中产生的虫洞隧道，女主角被传送到了26.5光年距离外的织女星，1小时后她出现在织女星旁的空间里。这个传递速度在空间上显然已经超越了光速。
另一种超时空旅行方案涉及操控空间的膨胀，例如《三体》中提到的曲率驱动引擎。大家知道，所有的星系都在远离银河系，这是因为宇宙空间在膨胀。距离我们越远的星系，退行的速度就越快。由于这种膨胀完全是空间变化，所以不受光速的约束。只要星系距离我们足够远，它的退行速度完全可以超过光速。
假如我们可以操控时空，让它不均匀地膨胀，也许就有可能使得飞船超过光速前行。1994年，墨西哥物理学家阿库别瑞（Miguel Alcubierre）提出了曲率驱动引擎的理论，通过对时空本身的改造来驱动飞船。
他指出，可以构造一个时空气泡，使得前进方向上的时空压缩，而反方向的时空膨胀，时空曲率产生了巨大的向前引力，从而达到曲率引擎的效果。
这个时空气泡有点像是在时空中划动的小船，只是它并非拨动水面，而是拨动了时空。一旦气泡建造完成，飞船只需要待在气泡中就可以随着气泡一同运动了。气泡通过弯曲前后的时空，达到超光速向前飞行。
然而，建造时空气泡需要大量的负引力奇异物质。比利时科学家布卢克（Chris Van Den Broeck）计算显示，建造一个时空气泡，至少需要多于太阳质量的奇异物质。这显然远远地超出了人类目前的能力。
需要指出的是，为了打破光速不可超越的限制，上述通过虫洞改变空间距离，以及通过曲率驱动引擎操控时空膨胀的想法，目前仅仅是科学家理论探索的初级阶段，甚至只是一些大胆的猜想，并且在可见的未来还无法实现。
然而，这些似乎并没有违背现有的科学原理。我们需要保持好奇心，梦想还是要有的。
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