TẠI SAO TỐC ĐỘ VẬN ĐỘNG CỦA BẤT KỲ VẬT THỂ NÀO ĐỀU
KHÔNG THỂ ĐẠT TỚI HOẶC VƯỢT QUA TỐC ĐỘ ÁNH SÁNG?
Theo kinh nghiệm sống thường ngày của con người, dường như một ánh sáng phát ra từ nơi nào đó đều có thể lập tức được người quan sát nhìn thấy ở một khoảng cách nhất định. Xét theo ý nghĩa thông tin thì ánh sáng phát ra chính là tín hiệu truyền, ánh sáng nhìn thấy chính là tín hiệu nhận. Có phải tín hiệu truyền và tín hiệu nhận vào cùng một thời khắc không? Nếu vào cùng một thời khắc, vậy thì tốc độ ánh sáng sẽ lớn vô hạn; nếu không cùng một thời khắc thì tốc độ ánh sáng là có hạn.
Hơn 300 năm trước, nhà khoa học thiên văn học người Đan Mạch là A. Romain đã thông qua việc quan sát chu kỳ của vệ tinh sao Mộc để đưa ra kết luận tốc độ ánh sáng là có hạn. Giá trị tốc độ ánh sáng mà ông tính ra là C = 2,77.1010 cm/s. Năm 1849, Thomas người Anh đã tính thành công tốc độ ánh sáng một lần nữa bằng phương pháp bánh răng cưa. Về sau này qua nhiều lần chỉnh sửa, con người đã xác định ra tốc độ ánh sáng trong chân không là C = 2,997925.1010 cm/s, tức là trong 1 giây, ánh sáng có thể quay quanh trái Đất 7,5 vòng ánh sáng vận động với tốc độ nhanh như vậy, trong khoảng cách quan sát được hàng ngày, thời gian ánh sáng chạy qua thực sự rất nhỏ, nhỏ đến mức mọi người lầm tưởng rằng: ánh sáng truyền và nhận tín hiệu cùng một lúc.
Trong thế giới ngày nay có tồn tại hàng ngàn sự vật, loại có tốc độ vận động nhanh nhất chính là tốc độ ánh sáng trong chân không, các vật thể khác có sự vận động không thể bằng hoặc vượt quá tốc độ ánh sáng. Tại sao lại như vậy?
Thực ra, vấn đề tốc độ ánh sáng được thảo luận không chỉ là vấn đề về tốc độ lớn hay nhỏ mà nó có liên quan đến việc con người đã ứng dụng quan niệm thời gian, không gian như thế nào để nhận sự biến đổi, phát triển của giới tự nhiên và toàn bộ vũ trụ. Chính vì điều này mà vật lý học kinh điển mà Newton sáng lập ra có sự khác biệt căn bản với thuyết tương đối do Anhxtanh sáng tạo ra.
Newton cho rằng, thời gian là tuyệt đối, từ quá khứ xa xưa đến tương lai vô hạn, thời gian luôn trôi đi với phương thức tương tự. Không gian cũng là tuyệt đối, tức là độ dài lớn nhỏ của không gian cân bằng luôn luôn cố định. Cho dù đo đạc thời gian và không gian đều không chịu ảnh hưởng của trạng thái vận động của vật thể. Ngoài ra Newton còn cho rằng, trọng lượng của vật thể cũng là lượng vật lý bất biến, cho dù ở trạng thái vận động nào, trọng lượng cũng không thay đổi.
Chính cách nghĩ về ba lượng vật lý cơ bản là không gian, thời gian và trọng lượng nên Anhxtanh có những kết luận khác với Newton. Ông cho rằng, ba lượng vật lý này không phải là tuyệt đối mà là tương đối, nói cách khác chúng có quan hệ mật thiết với trạng thái vận động.
Nếu có một thước thẳng có độ dài ở trạng thái dừng là Lo khi nó vận động trên đường thẳng theo hướng men theo thước thẳng với tốc độ là v, vậy kết quả độ dài đo được trong sự vận động của nó là:
Do tốc độ ánh sáng rất lớn nên L < Lo hơn nữa tốc độ vận động càng lớn, L càng nhỏ đi. Sau khi tính toán bạn sẽ phát hiện ra: thước thẳng có độ dài 1m đã bị rút ngắn hơn.
Tương tự như vậy, nếu một chiếc đồng hồ báo thức vận động theo một đường thẳng với tốc độ v, vậy thời gian cách nhau khi dừng lại là □.t0 khi vận động sẽ chuyển thành lút, quan hệ giữa chúng là: □.t0, khi vận động sẽ chuyển thành □t, quan hệ giữa chúng là:
Khi dừng lại, thời gian cách nhau mà đồng hồ chạy cả một ngày 24 giờ, khi đồng hồ vận động với tốc độ bằng 0,9c, tức là nó đãl chạy được 55 giờ. Thời gian cách nhau kéo đài gấp hơn hai lần.
Trọng lượng cũng là tương đối. Theo lý luận của Anhxtanh, khi một vật thế có trọng lượng tĩnh là mo vận động trên đường thẳng với tốc độ v thì trọng lượng của nó sẽ là:
Vật thể có trọng lượng tĩnh là 1000 gram, khi tốc độ vận động đạt tới mức 0,9c thì trọng lượng sẽ tăng là 2,29 kg.
Độ dài bị rút ngắn, thời gian chậm hơn, trọng lượng tăng lên, tất cả những điều này có xảy ra thật sự không? Trong rất nhiều thí nghiệm về vật thể năng lượng cao, các nhà khoa học đã hoàn toàn chứng tỏ rõ hiệu ứng của luận tương đối này. Do tốc độ vận động của vật thể trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta chậm hơn nhiều so với tốc độ ánh sáng nên mặc dù hiệu ứng luận tương đối vẫn tồn tại nhưng sự biến đổi mà nó gây ra là vô cùng nhỏ bé.
Giả sử tốc độ vận động của vật bằng hoặc vượt qua tốc độ ánh sáng, vậy điều gì sẽ xảy ra? Rõ ràng 
sẽ bằng 0 hoặc là một số âm. Lúc này vật thể ở trạng thái tĩnh có độ dài bất kỳ khi vận động đều rút ngắn về 0 hoặc là một số âm. Kết luận này đến nay vẫn chưa có ai có thể chứng minh tính tồn tại hợp lý của chúng. Từ đó có thể thấy rằng, vật thể có độ dài và trọng lượng tĩnh nhất định đồng thời vận động trong thời gian cách nhau nào đó là 
, vậy thì tốc độ vận động của nó chỉ có thể gần bằng tốc độ ánh sáng chứ không thể bằng hoặc vượt qua tốc độ ánh sáng đây chính là hạn chế lớn nhất về tốc độ vận động của vật thể trong vật lý học cận đại.
