爱因斯坦是怎么知道，存在质量的物体，运动速度无法超过光速的？

光速是宇宙中最快的速度，同时也是人类发现的物体运动最快速度，爱因斯坦认为任何存在质量的物体，运动速度都无法超过光速，那么爱因斯坦是怎么知道的？

光速，在物理学中是一个很重要的“常量”，因为真空中的光速是不会发生变化的，不论和任何速度相加，都只能得到光速，因此有人突发奇想，把手电筒丢出去，认为手电筒运动的速度再加上光速，就超越了光速是不正确的。观测者相对于光速的运动速度和光速本身无关，所以光速和任何速度叠加后，能得到的速度都只是光速。

速度都叠加并不遵循经典力学的法则，而是遵循相对论法则，因为随着科学的逐步发展，科学家发现，经典力学并不适用于所有的情况，特别是物体以解决光速的速度高速运动时，经典力学就不再适用了，并且在引力强大的天体面前，经典力学也会失去效果，相对论就是为了解决这些问题诞生的。

狭义相对论指出，在任何惯性系中观察，真空中的光速都是一个常数，不会因为光源本身或者是观察者的运动发生变化，量子力学的测不准原理指出，当我们想要一个数据变得更准确的时候，必然会引起另外一个数据变得模糊，而真空中的光速并不会因为其他原因发生变化，所以光速十分重要，是一个衡量和研究宇宙时很重要的常量。

光速不变原理也不是爱因斯坦猜测出来的，而是求解麦克斯韦方程组得到的结果，并且也被迈克尔逊—莫雷实验验证，所以光速不变原理有数学模型，也有理论基础和实际验证，这个原理也是爱因斯坦创立狭义相对论的基本理论依据。

而在广义相对论中，光速不变原理得到了更好的延伸，因为在广义相对论中，惯性参考系并不存在，被加入了广义相对性原理后，光速不变原理可以适用于所有的参考系，光速这个常量也就变得更加重要了。

在狭义相对论中，对于能量的概念也有了革新，在传统的认知中，质量和能量完全是两个概念，但是狭义相对论指出，质量和能量只能存在一定的当量关系，也就是我们常说的质能方程：物体的质量为m，则相应的能量为 E=mc。

所有光源发出的光都各向同性，也就是光速不变原理，并且所有惯性参考系内的物理定律都是相同的，那么质能方程都可以成立，恰好这两个理论都可以被推导出来，这证明质能方程是同样成立的。

质能方程指出，物体的质量，其实就是它自身能量的体现，质量越高蕴含的能量就越高，但是正常情况下，质量无法转化为能量。而一个物体在运动的时候，运动的速度越快，它的运动时产生的能量就越大，物体相对的运动质量就越高，有质量的物体在接近光速的过程中，质量会变得越来越高，这种效应在正常情况下不明显，只有在接近光速时，物体的质量增加才会越来越快。

当一个物体接近光速的时候，它的质量也会接近无穷大，所以我们会发现，在宇宙中光速其实扮演着“无穷大速度”的角色，也就是我们常说的速度上限，从正常的情况来看，超越光速是无法实现的，因为我们没有无限的能量去驱动一个质量无限大的物体，而光本身可以达到光速，是因为光的静止质量为0，运动时必然会达到光速，不过在不同的介质中，光速也是会发生变化的，这也是为什么我们要说真空中的光速是宇宙中最快的速度的原因。

所以，爱因斯坦是根据各种科学研究和数学计算，推论出有质量的物体无法达到光速的，并且这个理论也得到了实际认可，是相对论的理论基础，而相对论是人类现在物理学的理论基础之一，我们对于物体高速运动的状态和强引力场的情况都需要用相对论来解释。

不过相对论本身也并不完善，相对论和量子力学之间的矛盾，让我们没有一个可以解释整个宇宙的“大一统理论”，这就给未来人类超越光速留下了一定的余地，就像是经典力学无法解释整个宇宙一样，未来人类会找到更全面的理论，在新的理论体系中，超越光速可能就不是一件那么困难的事情了。