這是個(gè)很容易想到的問(wèn)題。狹義相對(duì)論早已給出了回答：不會(huì)，在地面看起來(lái)你的速度仍然是光速。

要理解這個(gè)結(jié)論，首先要明白，為什么這會(huì)成為一個(gè)問(wèn)題。你的直覺是什么？是“在地面看來(lái)，你的速度等于飛船相對(duì)于地面的速度加上你相對(duì)于飛船的速度”，對(duì)不對(duì)？

好，這是生活中的常識(shí)。但在相對(duì)論中，這個(gè)常識(shí)是錯(cuò)誤的！

讓我們用數(shù)學(xué)把這個(gè)問(wèn)題表述得簡(jiǎn)潔一些。有兩個(gè)互相之間做勻速直線運(yùn)動(dòng)的參照系，在1號(hào)參照系看來(lái)2號(hào)參照系的速度是u，而一個(gè)物體在2號(hào)參照系中的速度是v，而且這兩個(gè)速度在同一個(gè)方向上。我們把這個(gè)物體在1號(hào)參照系中的速度記作v'。那么，你的常識(shí)就是：

v' = v + u。

這個(gè)式子叫做“伽利略變換”，是意大利科學(xué)家伽利略（1564-1642）最先注意到的。

在日常生活中，伽利略變換是正確的。比如說(shuō)，你在一輛汽車上跑步，你相對(duì)于汽車的速度是5米每秒，汽車相對(duì)于地面的速度是15米每秒，那么你相對(duì)于地面的速度就是20米每秒。

但是，相對(duì)論會(huì)告訴你，伽利略變換只是個(gè)近似公式，真正準(zhǔn)確的公式是：

v' = (v + u) / (1 + uv/c^2)。

其中c是光速，大約30萬(wàn)公里每秒，^2表示“平方”。這個(gè)公式叫做“洛倫茲變換”，是由荷蘭科學(xué)家洛倫茲（1853-1928）發(fā)現(xiàn)的（不是愛因斯坦哦，愛因斯坦提出了狹義相對(duì)論的理論體系，但洛倫茲變換在此之前就發(fā)現(xiàn)了）。它相當(dāng)于在伽利略變換的基礎(chǔ)上，加了一個(gè)1 + uv/c^2的修正因子。

洛倫茲

這個(gè)公式會(huì)告訴你什么呢？

當(dāng)u和v跟光速相比很小時(shí)，uv/c^2接近于0，分母1 + uv/c^2接近于1，這時(shí)v'基本上就是v + u，你就回到了伽利略變換。

在上面那個(gè)u = 15米每秒，v = 5米每秒的例子中，情況就是如此。如果你把精確的式子代進(jìn)去，會(huì)發(fā)現(xiàn)對(duì)結(jié)果的修正只有10的負(fù)16次方的量級(jí)，也就是說(shuō)要到小數(shù)點(diǎn)后第16位才能顯示出差別，這樣小的效應(yīng)甚至都超出了儀器的探測(cè)能力。

但是，當(dāng)u或者v跟光速可以相比時(shí)，情況就不同了，這時(shí)你就要嚴(yán)肅對(duì)待這個(gè)1 + uv/c^2的修正因子了。

例如，u = v = c/2，你相對(duì)于汽車和汽車相對(duì)于地面都以光速的一半運(yùn)動(dòng)，這時(shí)會(huì)怎么樣？你的直覺是v' = c，你相對(duì)于地面達(dá)到了光速。但正確結(jié)果是，v' = (1/2 + 1/2) / (1 + 1/4) c = 1 / (5/4) c = (4/5) c。在地面看來(lái)，你的速度是光速的80%，仍然低于光速！

再來(lái)看，如果u = v = (3/4) c呢？這時(shí)你的直覺是v' = (3/2) c，你相對(duì)于地面超過(guò)光速（這是很多人設(shè)想的超過(guò)光速的辦法）。但正確結(jié)果是，v' = (3/4 + 3/4) / (1 + 9/16) c = (3/2) / (25/16) c = (24/25) c。你離光速更近了，達(dá)到了光速的96%，但仍然低于光速！

實(shí)際上，用一點(diǎn)初中級(jí)別的數(shù)學(xué)就可以證明，如果u和v都小于c，v'必然也小于c（你不妨來(lái)證明看看）。也就是說(shuō)，希望通過(guò)運(yùn)動(dòng)疊加的方式達(dá)到光速，是不可能的。

最后來(lái)看題目中的情況。這時(shí)u = c，你的直覺是v' = v + c，但洛倫茲變換的結(jié)果是什么呢？

是v' = (v + c) / (1 + v/c)。這個(gè)式子化簡(jiǎn)以后是什么？

就是c啊！

在地面看來(lái)，你的速度仍然是光速！

你以為會(huì)是光速加上v，但v這部分剛好完全被洛倫茲變換相對(duì)于伽利略變換的修正吃掉了，剩下的仍然是光速。

你很容易發(fā)現(xiàn)，如果u和v中有一個(gè)等于c，那么v'就等于c。如果u和v都等于c，v'還是等于c。

經(jīng)常有人問(wèn)：“如果兩束光相向而行，那么在一束光看來(lái)另一束光的速度是不是2c？”現(xiàn)在你知道了，答案仍然是c。

總之，光速有這么一種特性，能擊敗一切的通過(guò)變換參照系對(duì)它進(jìn)行修正的努力。無(wú)論你怎么換參照系，光速總是那么多，既不會(huì)更高，也不會(huì)更低。這正是相對(duì)論的基本原理之一，叫做“光速不變性”。所以在《三體》中，用一個(gè)無(wú)論在什么距離看起來(lái)都同樣高的王子來(lái)比喻光速。

最后，有兩點(diǎn)需要提醒一下。

一，這個(gè)題目說(shuō)得有點(diǎn)問(wèn)題，因?yàn)楦鶕?jù)相對(duì)論，飛船這種“靜質(zhì)量”不為零的物體是不可能達(dá)到光速的，只有光這種“靜質(zhì)量”為零的物體才會(huì)以光速運(yùn)動(dòng)。關(guān)于這一點(diǎn)，可以參見我的另一個(gè)回答“光是如何達(dá)到光速的？”（https://www.wukong.com/answer/6448603586589884685/）。所以原題目最好改成“在一個(gè)飛行的飛船上有一束光，在地面看來(lái)它比光速快嗎”。也就是說(shuō)，與其問(wèn)u = c會(huì)發(fā)生什么，不如問(wèn)v = c會(huì)發(fā)生什么。不過(guò)，這對(duì)于本文的內(nèi)容并沒有影響，因?yàn)槟憧梢宰⒁獾?，在洛倫茲變換中u和v的地位是完全等價(jià)的，把兩者換一下得到的是同樣的公式。

二，洛倫茲變換明顯違反日常生活的直覺，但科學(xué)界早就承認(rèn)它是正確的。這不是因?yàn)榭茖W(xué)家喜歡標(biāo)新立異，而是因?yàn)樗蠈?shí)驗(yàn)結(jié)果。如果你堅(jiān)持伽利略變換，就會(huì)預(yù)測(cè)一些錯(cuò)誤的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。比如說(shuō)，通過(guò)測(cè)量在地球運(yùn)動(dòng)的不同方向上光速的區(qū)別，就可以確定地球在宇宙中的絕對(duì)速度。這個(gè)實(shí)驗(yàn)叫做“邁克爾孫-莫雷實(shí)驗(yàn)”。這個(gè)實(shí)驗(yàn)真的做了，結(jié)果卻是測(cè)量不到在地球運(yùn)動(dòng)的不同方向上光速有任何區(qū)別！現(xiàn)在，你明白洛倫茲變換的威力了吧？

不會(huì)。

光的速度與參考系無(wú)關(guān)，盡管反常識(shí)，但請(qǐng)注意:

這是一個(gè)觀測(cè)事實(shí)，

這是一個(gè)觀測(cè)事實(shí)，

這是一個(gè)觀測(cè)事實(shí)，

也就是說(shuō)，自然界就是這樣的，不是推導(dǎo)出來(lái)的。你在問(wèn)光速為什么不變，就相當(dāng)于問(wèn)：

為什么圓周率是派？你能回答嗎？

我們說(shuō)【圓周率】這個(gè)概念的時(shí)候，就涉及到另外兩個(gè)量：直徑、周長(zhǎng)。

小學(xué)生都知道：圓周率是直徑和周長(zhǎng)之比。

不管圓的周長(zhǎng)如何變化，但圓周率永遠(yuǎn)是個(gè)常數(shù)π。

同理：我們?cè)谡f(shuō)速度的時(shí)候，是在說(shuō)什么？

小學(xué)生都知道【速度=運(yùn)動(dòng)空間除以運(yùn)動(dòng)時(shí)間】――v=S/t，

也就是說(shuō)我們只要說(shuō)【速度】，就隱含了它是一個(gè)空間和時(shí)間的比值。

現(xiàn)在，我們發(fā)現(xiàn)光無(wú)論怎么測(cè)量，速度都不變，這不符合我們最簡(jiǎn)單最可靠的直覺：速度合成。

想一想：在運(yùn)行的火車上打乒乓球需要考慮火車運(yùn)動(dòng)嗎？你跳高需要考慮地球的自轉(zhuǎn)嗎？不需要的。因?yàn)榛疖嚭偷厍驇е覀円黄疬\(yùn)動(dòng)。

但是，光卻不是這樣的，如果你在火車上打的是光量子乒乓球呢？想一想會(huì)怎么樣？

光速不變做了最嚴(yán)格苛刻的實(shí)驗(yàn)，目前沒有任何證據(jù)能推翻它。就跟我們發(fā)現(xiàn)目前所有的圓周率不變一樣。

你測(cè)到的光的速度不變:v=C,那么時(shí)空必需要協(xié)變，光速C才會(huì)是常數(shù)。這就是洛倫茲變化。

這就如同：

大圓和小圓，周長(zhǎng)和直徑長(zhǎng)度協(xié)變，才能讓派是不變的常數(shù)。

所以，光速不變是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)歸納，跟相對(duì)論沒有關(guān)系，相對(duì)論來(lái)自光速不變的邏輯推導(dǎo)。推導(dǎo)過(guò)程小學(xué)生都懂。

這個(gè)問(wèn)題，不要用用相對(duì)論來(lái)解釋，否則又臭又長(zhǎng)又裝逼。

光速不變是相對(duì)論的公理之一，用相對(duì)論解釋光速不變是循環(huán)論證。

光速不變推導(dǎo)出尺短鐘縮，這個(gè)推導(dǎo)的方程就是洛倫茲變換。

你不能說(shuō)從狹義相對(duì)論可以證明光速不變，只能說(shuō)光速不變與洛倫茲變換邏輯自洽。

我看到一些人扯相對(duì)論出來(lái)就頭疼，又啰嗦，又讓不懂物理學(xué)的人一頭霧水：

用個(gè)類比：歐式幾何的命題：三角形內(nèi)角和等于180度，可以用【平行公設(shè)】證明。

但你不能用【三角形內(nèi)角和等于180度】來(lái)證明【平行公設(shè)】。

這就如同：【人有兩條腿】——【兩條腿是人】這樣無(wú)意義的解釋。