想要了解這個(gè)問(wèn)題，首先我們需要知道一個(gè)基礎(chǔ)的概念，也是狹義相對(duì)論的一個(gè)基礎(chǔ)命題，那就是光速不變?cè)?。說(shuō)的是光速相對(duì)于任何慣性系都會(huì)保持一個(gè)恒定的速度（299792458米/秒），不滿足我們?nèi)粘Ｉ钪兴?xí)慣速度疊加原理，也就是說(shuō)不論你相對(duì)于光源怎樣運(yùn)動(dòng)，你所看到的光速都是恒定的，并且對(duì)任何一個(gè)參考系都是成立的。這個(gè)概念是解決這個(gè)問(wèn)題的關(guān)鍵。

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光速不變?cè)硎窃?887年的邁克爾遜-莫雷實(shí)驗(yàn)中得到了證實(shí)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)也證明了宇宙中靜止的以太介質(zhì)是不存在的，如果光的傳播真的依賴(lài)于任何介質(zhì)的話，那么觀察者相對(duì)于介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)，就會(huì)導(dǎo)致光速發(fā)生改變。但在1887年的實(shí)驗(yàn)中我們并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)兩條相互垂直的光線在經(jīng)過(guò)特定距離的運(yùn)動(dòng)后發(fā)生某種特殊的干涉特征。而是不管地球相對(duì)于宇宙空間怎么運(yùn)動(dòng)，兩條光線的干涉狀態(tài)都不會(huì)發(fā)生改變。

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這個(gè)實(shí)驗(yàn)也經(jīng)過(guò)了嚴(yán)格的驗(yàn)證和審查，也獲得了1907年的諾貝爾獎(jiǎng)。因此光速不變?cè)恚^對(duì)是沒(méi)有問(wèn)題的，隨后根據(jù)這個(gè)命題，愛(ài)因斯坦也發(fā)展出了狹義相對(duì)論，證明了時(shí)間、空間是相對(duì)的，它們會(huì)隨著物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)而改變。而且也指出了宇宙中一切攜帶信息的粒子傳播速度不能超過(guò)真空中光速，當(dāng)然這也包括光子。

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這里多說(shuō)一句，并不是說(shuō)有質(zhì)量的物體不能超真空中光速，而是信息的傳播速度不能超光速，這樣說(shuō)更完整、也更正確，因?yàn)闊o(wú)質(zhì)量的粒子還有一個(gè)膠子，那么它就能超光速了？顯然不是的。而為什么宇宙中的信息極限速度剛好就是光速呢？

這跟充滿全天空的微波輻射背景有關(guān)系，因?yàn)槿魏螏щ娏Ｗ釉谟钪嬷械倪\(yùn)動(dòng)達(dá)到一定的能量值都會(huì)于微波背景輻射的光子發(fā)生相互作用，并損失能量。也就是說(shuō)宇宙中的任何攜帶的能量都是有個(gè)閾值稱(chēng)為GZK極限。

知道了以上的知識(shí)，我們?cè)僬f(shuō)下今天這個(gè)問(wèn)題。

飛船以光速前進(jìn)，或者超過(guò)光速，然后打開(kāi)大燈，這個(gè)光的是怎么運(yùn)動(dòng)的？這分為兩種情況，一個(gè)是在飛船內(nèi)的觀察者看是怎么樣的；二是飛船外的觀察者看是怎樣的。

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以飛船內(nèi)的觀察者為例，即使飛船以光速運(yùn)行，在飛船打開(kāi)大燈的時(shí)候，不管飛船的運(yùn)動(dòng)速度如何，飛船發(fā)出的光相對(duì)于飛船以及內(nèi)部的觀察者依舊是以光速傳播。也就是說(shuō)，在飛船內(nèi)部看來(lái)，大燈的光也會(huì)相對(duì)你以299792458米/秒的速度往前飛。因此光線是可以發(fā)出去的，按理說(shuō)是可以照亮前面的路的。

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但是別忘了，宇宙飛船在宇宙中飛行開(kāi)燈簡(jiǎn)直就是多此一舉。因?yàn)楹诎档目臻g中，任何物體都沒(méi)有，即使你開(kāi)燈了，光線也會(huì)一直往前跑，不會(huì)有一丁點(diǎn)的光線反射回你的眼睛，因此等我們?nèi)祟?lèi)以后開(kāi)發(fā)出光速飛船了，設(shè)計(jì)師是不會(huì)給宇宙飛船裝前照燈的，而是會(huì)在飛船的周?chē)b一些氛圍燈，能讓外部的觀察者看起來(lái)炫酷一點(diǎn)。再補(bǔ)充一點(diǎn)，即使飛船超光速，以上的情況也成立。接下來(lái)的情況就比較有趣了！

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以飛船外部的觀察者為例，情況就稍微復(fù)雜了一點(diǎn)。你看，你在黑暗的宇宙中以光速穿行，假如周?chē)鷽](méi)有任何的參考系，你就無(wú)法分辨你是靜止的還是在運(yùn)動(dòng)的，但是在外部的觀察者看來(lái)，你正以光速的前行，而你的宇宙飛船發(fā)出的光線相對(duì)于外部觀察者也是光速，上文說(shuō)了，光的運(yùn)動(dòng)速度不會(huì)因?yàn)楣庠吹乃俣劝l(fā)生改變，所以在外部觀察者看來(lái)你和你所發(fā)出的光線速度是一樣的。光線并不能比你跑的更快，你兩基本就處在同一水平線上。

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而由于多普勒相應(yīng)，你要是向外部觀察者運(yùn)動(dòng)，外部觀察者看到你所發(fā)出的光線就會(huì)藍(lán)移，由于飛船的速度非常快，這些光線的波長(zhǎng)會(huì)被壓縮的非常短，甚至達(dá)到可見(jiàn)光譜外的紫外線波段。當(dāng)你遠(yuǎn)離外部觀察者時(shí)，又會(huì)看到光線紅移很快就會(huì)消失。

如果你的飛船超過(guò)光速，那么在外部觀察者看來(lái)，光是跑不過(guò)你的，而是大量的光線都被你壓縮到了飛船的頂端，如果你飛船的材料結(jié)構(gòu)十分穩(wěn)定就會(huì)突破光障，將光線甩到身后。這種現(xiàn)象跟核反應(yīng)堆中的契倫科夫輻射是一樣的，由于核反應(yīng)堆會(huì)釋放出高能電子，這些電子在水中的傳播速度會(huì)超過(guò)光在水中的傳播速度，那么在電子的行進(jìn)的前端會(huì)產(chǎn)生震波波前，類(lèi)似于超音速飛行器的音爆現(xiàn)象。
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總結(jié)

所以不管你的飛船運(yùn)動(dòng)的多快，對(duì)飛船內(nèi)部的人來(lái)說(shuō)，開(kāi)燈是可以把光線發(fā)射出去的，但是在宇宙中沒(méi)有開(kāi)燈這么一說(shuō)，因?yàn)橛钪嬷心敲炊嗪阈?，光速比你飛船的燈要亮數(shù)萬(wàn)億內(nèi)，也沒(méi)有把宇宙照亮，即使你在一顆恒星的附近，只要背對(duì)這顆恒星，你看到的也是一片黑暗。所以開(kāi)燈是在浪費(fèi)資源。

雖然在外部觀察者看來(lái)，你的光線并沒(méi)有被發(fā)射出去，你和你發(fā)射的光線是同時(shí)達(dá)到目的地的，但外部觀察者看到的，并不會(huì)影響你的感受。

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