壹、雙生子佯謬
設想有兩個孿生兄弟甲和乙，甲乘飛船作太空旅行，乙留在地面等待甲。甲所乘坐的飛船在極短的時間內加速到速度v（速度v接近光速c）。然後飛船以速度v作勻速直線飛行，飛船飛行很長壹段時間後，迅速調頭並繼續以速度v作勻速直線飛行。回到地面時緊急減速、降落，並與壹直在地面上的乙會合。甲只在啟動、調頭、減速降落的三段時間內有加速度，其余的絕大部分時間都在作勻速直線飛行，處於狹義相對論適用的慣性系。
按照第壹章由洛侖茲變換導出的運動的時鐘變慢的關系式
其中，△t為慣性系S的壹靜止的時鐘所走過的時間，△t/為相對於S系以速度v運動的慣性系S/的壹靜止的時鐘走過的時間。
因甲啟動、調頭、減速降落的時間很短，如果略去這三段時間，則有
τ為甲乘飛船作太空飛行所度過的時間，T為乙在地球上在甲乘飛船作太空飛行期間所度過的時間。即甲作高速太空旅行，返回時發現乙比甲變老了。
如果飛船速度非常接近光速c，相對論效應就會非常明顯，如若v = 0.9999c ，則T=70.71τ。即如在這壹對孿生兄弟20歲時，甲乘飛船作太空飛行，甲認為飛行時間只有壹年，在其返回地面時，甲只有21歲，但他卻發現乙卻成了90多歲的老人了，亦即乙比甲年老了許多。
但是，以上情形還可以換另壹個角度來考察。即對於乘坐太空飛船的甲來說，甲在飛船上靜止不動，甲看到乙在極短的時間內朝相反的方向加速到速度v，然後乙以速度v作勻速直線飛行，乙飛行很長壹段時間後，迅速調頭並繼續以速度v作勻速直線飛行，在與甲會合時緊急減速。在甲看來，乙只在啟動、調頭、減速的三段時間內有加速度，其余的絕大部分時間都在作勻速直線飛行、亦處於狹義相對論適用的慣性系。因此，在甲看來，如果略去乙啟動、調頭、減速這三段時間（因這三段時間相對很短），在乙離開飛船期間，乙所度過的時間τ/與甲所度過的時間T/也應存在以下關系（狹義相對論壹般將相對於靜止系統作勻速直線運動的系統內靜止的鐘所走過的時間記為τ，稱為該系統的原時）
這樣，在甲乙會面時，甲比乙變老了。即如乙作勻速直線飛行的速度為v = 0.9999c ，在乙飛離甲壹年後與甲會面時，乙只有21歲，但他卻發現甲卻成了90多歲的老人了，亦即甲比乙年老了許多。
可見，從不同的角度分析其結論是不同的，而且是相互矛盾的。究竟是乙比甲年老了許多還是甲比乙年老了許多？還是兩者都錯了，二人應該壹樣年輕？這個命題就叫做“雙生子佯謬”。
“雙生子佯謬”使人們爭論了很長時間，愛因斯坦在1918年專門寫了壹篇文章，以壹個訪問者和他本人問答的方式，說明了“雙生子佯謬”的問題所在，“雙生子佯謬”問題才告解決。
人們在討論“雙生子佯謬”問題時，無論從哪個角度考慮，總是為了應用狹義相對論，並認為啟動、調頭、減速這些過程的時間很短，所以將啟動、調頭、減速這些過程的時間給忽略了。但“雙生子佯謬”問題的關鍵，恰恰是被忽略了的這些過程所引起的。
在按第壹種觀點考慮“雙生子佯謬”問題時，乙留在地面等待甲，甲乘飛船作太空旅行，甲所乘坐的飛船在啟動、調頭、減速降落這些過程的加速、減速，都是相對於乙所在的慣性系而言的，所以這些過程沒有什麽附加的特殊效應，又因這些過程的時間都很短，所以可以將其忽略；而按第二種觀點考慮“雙生子佯謬”問題時，既認為甲及其所乘坐的飛船靜止不動，乙在飛離甲及甲所乘坐的飛船時，乙在啟動、調頭、減速這些過程的加速、減速，是相對於甲所處的非慣性系而言的。按照廣義相對論的等效原理，相當於考察乙的運動的參考系中有壹個引力場，雖然甲和乙都處在這壹引力場中，但因他們在引力場中所處的位置不同，因而引力場對他們的影響也就不同。在乙啟動及減速降落時，甲和乙距離較近，他們的引力場勢相差不大，引力場對他們時間的流逝的影響也相差不大，所以仍可將這部分較短的時間忽略。而在乙調頭時，由於甲和乙的距離非常遙遠，這時乙的引力場勢遠高於甲，它使乙的時間比甲流逝得要快的多，或者反過來說，它使甲的時間比乙流逝得要慢的多。這壹影響超過了乙相對於甲勻速運動期間速度v對時間的影響，使乙飛行歸來與甲會合時，乙仍然要比甲變老了。所以乙調頭這壹過程在考慮“雙生子佯謬”問題時是不能忽略的。運用廣義相對論進行計算的結果，是乙的時間τ/與甲所度過的時間T/也存在以下關系
或
即乙飛行歸來與甲會合時，甲仍然是21歲，而乙是90多歲。
1966年，人們在實驗中測得μ子繞圓形軌道高速運動時，其平均壽命比在地面上靜止的μ子的平均壽命長。1971年，人們又觀察到了放在衛星上繞地球旋轉的原子鐘比地面上的原子鐘走的慢的現象。這些實驗證明了廣義相對論的正確性，同時也證明了愛因斯坦關於“雙生子佯謬”問題論證的正確性。
二、爺孫佯謬
人們在研究狹義相對論的坐標變換，並考慮運動速度v超過光速c的情形時，又提出了“爺孫佯謬”。
由上壹節我們知道，兩事件的時間間隔與它們的空間位置和考察這兩事件的慣性系間的運動狀態有關。雖然如此，兩事件的先後次序仍應是絕對的，不能因為它們的空間位置和考察這兩事件的慣性系間的運動狀態不同而改變，即相對論仍然遵循邏輯關系的因果律，亦即要先有因再有果，如去太空旅行須先啟程，然後再返回；種田須先播種再收獲，人是先出生後死亡。基於這種考慮，人們對相對論進行了如下探討。
假設慣性系s/相對於慣性系S以速度v作勻速直線運動，S中有兩事項P1（x1,t1）和P2（x2,t2），這兩事項在s/系的坐標為（x1/,t1/）和（x2/,t2/），例如這兩事項是信號由P1傳遞至P2 ，則信號的傳遞速度為
根據洛侖茲變換的時間變換關系 得
考慮這兩事件的因果關系在兩慣性系不變，即它們的先後次序不變，因而有
t2-t1>0 ; t2/-t1/>0
故有
即：
因為v < c ,所以滿足上式的充分條件是:
即不破壞因果關系的要求是u≤c，亦即所有信號的傳播速度，包括相互作用的傳遞速度、物體的運動速度都不能超過光速c。否則，如果u>c，則總存在這樣的壹些慣性系，使t2-t1和t2/-t1/的符號相反，這就意味著將出現時間倒流、因果顛倒的情形。有人據此提出如下命題：如果u>c，即存在超光速而出現時間倒流，那麽設想某人進入超光速世界的時間足夠長，他的時間不僅倒流到他出生以前，而且倒流到了他父親出生以前，這時他將他的爺爺殺掉，然後又回到我們的低光速世界，這時他和他父親是否存在，如果存在，他父親又怎麽出生。人們將這壹命題稱為“爺孫佯謬”，又稱為“祖父悖論”。
有人並不管“爺孫佯謬”或“祖父悖論”的邏輯困難，盡情地在科幻小說、科幻電影、兒童片中發揮著超光速飛行和時間倒流。
三、超光速運動（快子）研究現狀
也有壹些人憑著直覺、猜想或哲學的思辯對超光速粒子（即快子）作出了種種推測。尤其現在出現了UFO（飛碟）研究熱，人們依據有關飛碟的目擊報告和其它有關報道、報告，斷定存在超光速飛行，並且也對超光速粒子作出了種種推測。所有這些推測都缺乏理論依據，沒有經過嚴格的理論推導。因而這些推測、猜想所作出的結論是雜亂的，無法作壹概括性的介紹。現僅對其中的壹些羅列如下，本文只在所引原文後附壹個評註，權作是與原文作者及讀者的壹個討論：
1、阿西莫夫在《妳知道麽？—現代科學中的壹百個問題》（科學普及出版社 1984年）中寫到的第51個問題：
既然沒有任何東西能超過光速，人們所假定的那種運動得比光快的快子又是什麽玩藝兒呢？
愛因斯坦的狹義相對論有壹個要求：我們宇宙中所存在的壹切物體，都無法以超過真空中的光速的相對速度運動。單是為了迫使物體達到光速，就得花費無限多的能量，而把它推動到超過光速，就需要花費比無限多還要多的能量，這簡直是無法思議的了。
不過，讓我們暫時假定有壹個物體正在以超過光速的速度運動。
光的速度是每秒約300，000公裏，那麽，要是有某個質量為1公斤、長度為1厘米的物體以每秒約424，000公裏的速度運動，會發生什麽情況呢？如果我們應用愛因斯坦的方程，它就會告訴我們說，這時物體質量將等於（負的負1的平方根）公斤，它的長度將變成（負1的平方根）厘米。
換句話說，任何壹個運動得比光還快的物體，都會具有必須用數學上所謂“虛數”來表示的質量和長度。我們沒有任何辦法把用虛數表示的質量和長度具體化，所以，大家就很容易認為，這樣的東西既然是無法想象的，它們就不會存在了。
但是，1967年，美國哥倫比亞大學的傑拉爾德·範伯格卻認為很有希望把那樣的質量和長度具體化（範伯格並不是最先提出快子的人，這種粒子是比拉紐克和蘇達珊最先假定的，但是，範伯格推廣了這種概念）。也許，由“虛數”表示的質量和長度只不過是壹種描述具有（讓我們說是）負重力的物體的辦法—這種物體同我們這個宇宙中的物質並不是靠萬有引力互相吸引，而是互相排斥。
範伯格把這種比光還要快的、具有虛質量和虛長度的粒子稱為“快子”。要是我們假定這種快子能夠存在，那麽，它是不是能夠按另壹種方式來遵循愛因斯坦方程的要求呢？
顯然，快子是會這樣的。我們可以描繪出比光跑得還要快，但卻遵循相對論要求的快子所構成的整個宇宙。不過，為了使快子能夠做到這壹點，在涉及能量和速度的時候，情況就會同我們通常所習慣的情況相反。
在我們這個“慢宇宙”中，不運動的物體的能量等於零，但是，當它獲得能量時，它就運動得越來越快，如果它得到的能量無限大，它就會被加速而達到光的速度。在“快宇宙”中，能量等於零的快子以無限大的速度進行運動，它所得到的能量越大，它的運動就越慢，到能量為無限大時，它的速度就降低到光速。
在我們這個慢宇宙中，壹個物體在任何條件下都不能運動得比光快。而在快宇宙中，壹個快子在任何條件下都不能運動得比光慢。光速是這兩個宇宙之間的界線，它是不能超越的。
但是，快子是不是真的存在呢？我們可以斷言說，有可能存在著壹個並不違反愛因斯坦理論的快宇宙，不過，有可能存在並不壹定就等於存在。
探測快宇宙的壹種可能的途徑，就是要考慮到如果有壹個快子超光速通過真空而運動，那麽，在它飛過時就必定會留下壹道有可能探測到的光尾跡。當然，大多數快子都飛得非常快—比光還要快幾百萬倍（正像大多數普通物體都運動得非常慢，只達到光速的幾百萬分之壹那樣）。
壹般的快子和它們的閃光在我們能夠發現它們之前，早就壹瞬即逝了。只有那種非常罕有的高能快子，才會以慢到接近光速的速度從我們眼前飛過。既使在這種場合下，它們飛過壹公裏也只需要三十萬分之壹秒左右的時間，所以，要發現它們也是壹樁極傷腦筋的任務！
評註：從虛數的長度和質量出發，認識到快子的相互排斥！但他們認為在快子飛過時會留下壹道有可能探測到的光尾跡，不會吧？如果是這樣，快子豈不早被探測到了？他們還認為快子的速度為無窮大時質量為零？
2、美國的馬丁·哈威特在《天體物理學概念》（科學出版社 1981年第1版 第213、214頁）壹書中這樣寫到：
當愛因斯坦首次發現狹義相對論概念時，他明確指出物體運動速度不可能大於光速，他認為靜質量和能量的關系式
已經說明，為了把物體加速到光速就需要無窮大的能量。因此如果粒子靜質量不是零，粒子就不可能達到光速，當然更談不上超過光速。
近年來，許多研究工作者卻又提出了這個問題，他們認為連續的加速確實是無法達到光速的，但單憑這壹點還不能排除超光速物質的存在，這是通過其它手段產生出來的，他們把以大於光速c的速度運動的粒子稱為快子，並研究了這類實體可能具有的性質。
主張應該對超光速粒子存在的可能性進行研究的基本論點是：對於速度大於光速和小於光速的兩種情況，洛侖茲變換在形式上是相似的，此外變換本身並未排除快子存在的可能性。
當然變換的相似性並不意味著粒子和超光速粒子的表現性質完全壹樣。如果我們看壹下靜質量和能量的關系式，我們就發現當粒子運動速度v > c 時分母中的量就是虛數。因此如果超光速粒子的質量（此處指靜止質量m0）是實數，那麽其能量就應當是虛數。實際上，人們把超光速粒子的（靜止）質量取為虛數，其主要的依據就是觀測上不能排除這樣的選擇。也許這是壹種消極的途徑，但如果我們不作這種假設，我們就更難取得進展，即更沒有辦法對實驗可能取得的結果作出某些預言。
把質量選為虛數後就能使能量E變為實數，同時如式
所示，動量也是實數。
現在把動量—能量關系式
和質量—能量關系式結合起來，我們得到
當v變大時，看來E就會變小，在速度趨於無窮大的極限情況下能量變為零。但此時動量仍為有限值，並不斷地朝| m0c|這個值逼近。
至此，我們不過是在把質量取為虛數這壹點上脫離了正統觀念。
人們已經為探索快子進行了初步的實驗，但是至今還沒有探測到，不過，或許將來有壹天會發現它們。
看來，超光速粒子不容易與通常的物質發生相互作用，這是它的壹個缺點。如果不是這樣，我們現在就可能已經發現它們了。
評註：本文作者認為人們把快子的靜止質量m0取為虛數是消極的，看來是出於無奈！不過把快子的靜止質量取為虛數後，快子的動質量 m 和能量、動量便都為實數了，因而快子便和通常的物質具有相同的行為，所以便可以得出快子是可以探測到的結論。據此理論無法理解為什麽探測不到快子，只能空嘆息“超光速粒子不容易與通常的物質發生相互作用—這是它的壹個缺點。”實際上這正是快子的壹個優點，當人們真正了解到快子以後就會發現，它為我們提供了壹個更豐富、更生動的世界，並讓我們理解我們原來所不能理解的神秘現象，使人能夠更好地發揮自身所具有的潛能。
3、徐克明 甄長蔭主編的《壹萬個世界之謎·物理分冊》把“光速是物質運動速度的極限嗎？”作為壹個謎：
相對論明確指出，任何物體（粒子）的速度總是小於c，最多等於c 。這個理論上的結果已被大量實驗所證實。然而，在某些問題中，也會出現超光速的情況。這壹看來矛盾的情況，只要我們將速度概念再進壹步分析壹下，就可以將它們統壹起來。
這是因為，狹義相對論只對物質運動速度，或者說信號傳播速度和作用傳遞的速度給出了極限，它並沒有限制任何速度都不能超光速，因此，並不能排除自然界本來就存在超光速粒子的可能性。我們把小於光速的粒子叫做“慢子”，超光速的粒子叫做“快子”。自然界的粒子分成慢子、光子和快子三類。近年來，有人按靜止質量的大小把它們分成三個類別：慢子m02 >0 ， 光子m02 =0 ，而快子m02 <0 。目前關於超光速的實驗觀測是非常令人關註的，其主要領域多集中在天文現象方面，但目前尚無具體結果。那麽，自然界究竟是否存在超光速粒子呢？這還是個謎。
評註：同上文觀點相似，是壹種頗具代表性的的觀點。
4、南京航空航天大學的田道鈞在《飛碟動力系統的研究概況與展望》中，對飛碟可能的動力原理進行了列舉，其中的壹個為：
虛質量原理 根據愛因斯坦的狹義相對論知，設物體的靜止質量為m0 ，則其運動質量m與速度ν的關系為
當在亞光速0＜v＜c時，有m0<mc的範圍（但又不與亞光速v c時，m為虛數（即把物體的質量由原來的實數範圍相應地推廣到了復數範圍），叫做虛質量，這就是快子。快子的特性為，當其速度越慢，則其能量越大，如給快子壹個推力使其能量加大，其速度反而會減小，如所給推力無限增大，其速度將趨近於光速而以光速為下限，反之當其能量越小，其速度反而越快，即在快子的運動方向給壹個阻力，如通過阻滯介質以削弱其能量，其速度反而會增大，直到其能量完全消失，其速度將接近於無窮大！據此可見，如能設計出壹種轉換裝置，把飛碟及其負載的每壹個亞原子粒子全都轉變成快子，即可在壹瞬間飛出去而不需任何加速，其速度比光速快很多倍，並可通過調節其能量來控制速度大小,用不了幾天就可飛到另壹個遙遠的星系，在那裏不需任何減速，再通過轉換裝置把快子轉換成亞原子粒子，最後再還原成原來的飛碟及其負載，上述情況聽起來簡直是不可思議！但據《新民晚報》1998年1月17日報導，奧地利因斯布魯克實驗物理學院的科技人員，通過壹個光學儀器控制盤把處於量子狀態的光子不借助於任何媒體傳輸到另壹個光子，初步完成了“遠距離傳物”（即把物質轉變成光子迅速傳送到遙遠的目的地，然後再重新轉變成原來的物質）的實驗，值得重視。
評註：將v>c直接應用於愛因斯坦的質量速度關系式，得到的質量不僅是虛數，而且還是負數，田先生對此未作任何解釋，不可取。至於1973年澳洲科學家通過連續觀測和研究，發現的確有超光速運動的粒子存在，並未得到人們的承認，估計是下文所介紹的假超光速現象的壹種。
5、壹篇較全面介紹有關超光速問題的文章：
相對論與超光速 本文編譯自（Relativity FAQ .Philip Gibbsneo6編譯)
人們所感興趣的超光速，壹般是指超光速傳遞能量或者信息。根據狹義相對論，這種意義下的超光速旅行和超光速通訊壹般是不可能的。目前關於超光速的爭論，大多數情況是某些東西的速度的確可以超過光速，但是不能用它們傳遞能量或者信息。但現有的理論並未完全排除真正意義上的超光速的可能性。
首先討論第壹種情況：並非真正意義上的超光速。
(1) 切倫科夫效應 媒質中的光速比真空中的光速小。粒子在媒質中的傳播速度可能超過媒質中的光速。在這種情況下會發生輻射，稱為切侖科夫效應。這不是真正意義上的 超光速，真正意義上的超光速是指超過真空中的光速。
(2) 第三觀察者 如果A相對於C以0.6c的速度向東運動，B相對於C以0.6c的速度向西運動。對於C來說，A和B之間的距離以1.2c的速度增大。這種“速度”—兩個運動物體之間相對於第三觀察者的速度—可以超過光速。但是兩個物體相對於彼此的運動速度並沒有超過光速。在這個例子中，在A的坐標系中B的速度是0.88c。在B的坐標系中A的速度也是0.88c。
(3) 影子和光斑 在燈下晃動妳的手，妳會發現影子的速度比手的速度要快。影子與手晃動的速度之比等於它們到燈的距離之比。如果妳朝月球晃動手電筒，妳很容易就能讓 落在月球上的光斑的移動速度超過光速。遺憾的是，不能以這種方式超光速地傳遞信息。
(4) 剛體 敲壹根棍子的壹頭，振動會不會立刻傳到另壹頭？這豈不是提供了壹種超光速通訊方式？很遺憾，理想的剛體是不存在的，振動在棍子中的傳播是以聲速進行的，而聲速歸根結底是電磁作用的結果，因此不可能超過光速。(壹個有趣的問題是，豎直地拎著壹根棍子的上端，突然松手，是棍子的上端先開始下落還是棍子的下端先開始下落？答案是上端。)
(5) 相速度 光在媒質中的相速度在某些頻段可以超過真空中的光速。相速度是指連續的 (假定信號已傳播了足夠長的時間，達到了穩定狀態)的正弦波在媒質中傳播壹段距離後的相位滯後所對應的“傳播速度”。很顯然，單純的正弦波是無法傳遞信息的。要傳遞信息，需要把變化較慢的波包調制在正弦波上，這種波包的傳播速度叫做群速度，群速度是小於光速的。(譯者註：索末菲和布裏淵關於脈沖在媒 質中的傳播的研究證明了有起始時間的信號[在某時刻之前為零的信號]在媒質中的傳播速度不可能超過光速。)
(6) 超光速星系 朝我們運動的星系的視速度有可能超過光速。這是壹種假象，因為沒有修正從星系到我們的時間的減少(？)。
(7) 相對論火箭 地球上的人看到火箭以0.8c的速度遠離，火箭上的時鐘相對於地球上的人變慢，是地球時鐘的0.6倍。如果用火箭移動的距離除以火箭上的時間，將得到壹 個“速度”是4/3 c。因此，火箭上的人是以“相當於”超光速的速度運動。對於火箭上的人來說，時間沒有變慢，但是星系之間的距離縮小到原來的0.6倍，因此他們也感到是以相當於4/3 c的速度運動。這裏問題在於這種用壹個坐標系的距離除以另壹個坐標系中的時間所得到的數不是真正的速度。
(8) 萬有引力傳播的速度 有人認為萬有引力的傳播速度超過光速。實際上萬有引力以光速傳播。
(9) EPR悖論 1935年Einstein,Podolski和Rosen發表了壹個理想實驗試圖表明量子力學的不完全性。他們認為在測量兩個分離的處於entangled state的粒子時有明顯的超距作用。Ebhard證明了不可能利用這種效應傳遞任何信息，因此超光速通信不存在。但是關於EPR悖論仍有爭議。
(10) 虛粒子 在量子場論中力是通過虛粒子來傳遞的。由於海森伯不確定性這些虛粒子可以以超光速傳播，但是虛粒子只是數學符號，超光速旅行或通信仍不存在。
(11) 量子隧道 量子隧道是粒子逃出高於其自身能量的勢壘的效應，在經典物理中這種情況不可能發生。計算壹下粒子穿過隧道的時間，會發現粒子的速度超過光速。壹群物理學家做了利用量子隧道效應進行超光速通信的實驗：他們聲稱以4.7c的速度穿過11.4 cm 寬的勢壘傳輸了莫紮特的第40交響曲。當然，這引起了很大的爭議。大多數物理學家認為，由於海森伯不確定性，不可能利用這種量子效應超光速地傳遞信息。如果這種效應是真的，就有可能在壹個高速運動的坐標系中利用類似裝置把信息傳遞到過去。
Terence Tao認為上述實驗不具備說服力。信號以光速通過11.4cm的距離用不了0.4納秒，但是通過簡單的外插就可以預測長達1000納秒的聲信號。因此需要在更遠距離上或者對高頻隨機信號作超光速通信的實驗。
(12) 卡西米(Casimir)效應 當兩塊不帶電荷的導體板距離非常接近時，它們之間會有非常微弱但仍可測量的力，這就是卡西米效應。卡西米效應是由真空能(vacuum energy)引起的。 Scharnhorst的計算表明，在兩塊金屬板之間橫向運動的光子的速度必須略大於光速。但進壹步的理論研究表明不可能利用這種效應進行超光速通信。
(13) 宇宙膨脹 哈勃定理說：距離為D的星系以HD的速度分離。H是與星系無關的常數，稱為哈勃常數。距離足夠遠的星系可能以超過光速的速度彼此分離，但這是相對於第三觀察者的分離速度。
(14) 月亮以超光速的速度繞著我旋轉！ 當月亮在地平線上的時候，假定我們以每秒半周的速度轉圈兒，因為月亮離 我們385，000公裏，月亮相對於我們的旋轉速度是每秒121萬公裏，大約是光速的四倍多！這聽起來相當荒謬，因為實際上是我們自己在旋轉，卻說是月亮繞著我們轉。但是根據廣義相對論，包括旋轉坐標系在內的任何坐標系都是可用的，這難道不是月亮以超光速在運動嗎？
問題在於，在廣義相對論中，不同地點的速度是不可以直接比較的。月亮的速度只能與其局部慣性系中的其它物體相比較。實際上，速度的概念在廣義相對論中沒多大用處，定義什麽是“超光速”在廣義相對論中很困難。在廣義相對論中，甚至“光速不變”都需要解釋。愛因斯坦自己在《相對論：狹義與廣義理論》 第76頁說“光速不變”並不是始終正確的。當時間和距離沒有絕對的定義的時候， 如何確定速度並不是那麽清楚的。
盡管如此，現代物理學認為廣義相對論中光速仍然是不變的。當距離和時間單位通過光速聯系起來的時候，光速不變作為壹條不言自明的公理而得到定義。 在前面所說的例子中，月亮的速度仍然小於光速，因為在任何時刻，它都位於從它當前位置發出的未來光錐之內。
(15) 明確超光速的定義 四維時空中的壹個點表示的是壹個“事件”，即三個空間坐標加上壹個時間坐標。任何兩個“事件”之間可以定義時空距離，它是兩個事件之間的空間距離的平方減去其時間間隔與光速的乘積的平方再開根號。狹義相對論證明了這種時空距離與坐標系無關，因此是有物理意義的。
時空距離可分三類：類時距離：空間間隔小於時間間隔與光速的乘積；類光距離：空間間隔等於時間間隔與光速的乘積