伽利略曾經通過做實驗提出一個結論“相對性原理”，指的是無論在任何參考系中，力學規律都保持不變。而愛因斯坦對這個結論做了更深層次的說明，不僅僅是力學規律保持不變應該是所有的物理學規律都保持不變。愛因斯坦按照自己的這個物理規律不變原理，從而推出真空中光速恒定不變。大家可不要小看上邊這兩個推論，它們其實是狹義相對論的前提。
愛因斯坦的狹義相對論對于光速有著非常準確的定義，并非是我們簡單理解的“宇宙中光速最快”，因為這個結論是錯誤的啊！目前我們就知道好幾個科學上已經承認的超光速案例，這個等下后文再說。
愛因斯坦對于光速的準確描述如下：
- 1、一切有靜止質量的物體所能達到的速度極限不能超光速；
- 2、宇宙中資訊的傳遞速度不能超光速，但可以等于光速。
只要不違背上述的兩條限制，那么隨便你去超光速，不能說一定可以，但是絕對不違反愛因斯坦的狹義相對論。
最常被提及的就是宇宙膨脹超光速，這很好理解的，因為按照目前的主流科學觀點，宇宙誕生于138億年前的一個無限致密、體積無限小、質量無限大的點（這里的無限并不嚴謹，算是一種夸張的程度），通過不斷地膨脹目前的可觀測宇宙直徑已經達到了930億光年。到這里應該就看出問題了，按照你最初的理解“光速最大”，那么宇宙直徑無論如何都達不到930億光年。
但是事實就是如此，宇宙膨脹是超光速的，并且是距離我們越遠的地方星系的退行速度就越快。但宇宙膨脹的是天體嗎？是星系嗎？其實宇宙膨脹的是空間，即使超光速因為沒有靜止質量，也并不違反愛因斯坦的狹義相對論。
第二個超光速的例子就是“量子糾纏”，這個概念還挺有意思的，兩個處于糾纏態的粒子，作用機制是瞬時超距的，當然也就是超光速的。量子糾纏概念還是愛因斯坦曾經和量子力學哥本哈根派論戰的時候提出來的，據說當時波爾茶不思飯不想好久才給出了應對的答案。這就是非常著名的ERP佯謬，當然結果是波爾勝出了。
可以說量子糾纏這種狀態雖然是瞬時的超光速的，但是它并不能實現資訊的傳遞，有的人可能很疑惑，你看潘建偉教授的量子通信的核心不就是量子糾纏嗎？你怎么還說不能實現資訊的傳遞哪？實際上量子通信技術被很多人所誤解，它的主要作用是對資訊的加密，因此說是一種加密技術，而資訊的傳遞依然是通過常規的電磁波來實現。
最后就要說一個很多人不太了解的現象，是量子力學領域研究的內容，也就是“量子隧穿現象”，根據《自然》（Nature）上刊載的一篇研究論文，量子隧穿過程幾乎是不耗時瞬間完成的，這也就意味著量子隧穿是超光速的。
但是我們不能簡單的把量子隧穿理解成經典物理學的世界中，一個粒子從A到B的過程。在量子世界中它們的位置和動量都是不確定的，只有概率。我們可以把量子隧穿簡單的理解成量子從束縛態跨越量子勢壘到非束縛態，這個過程不需要花費時間。但是單個粒子的運動依然還會受到愛因斯坦狹義相對論的限制，因為它們是有靜止質量的。
文/科學黑洞，圖片來源網路侵刪。