牛顿理论
我们在日常生活中的直觉其实更接近于牛顿的理论，这理论描述的是宏观低速状态下的世界，也就是人类所生活这个尺度的世界。在宏观低速下，如果有个人在车上走，如下图这样的情况，车速是10m/s，人在车上行走的速度是5m/s。
那如果有一个地面的观测者，他看到的人行走速度其实应该是：10+5=15m/s。这其实很符合我们物理直觉，在初高中时，老师教的也就这些内容。
爱因斯坦的相对论
但是这个理论在高速状态下，尤其是接近于光速的情况下就开始失效了，或者说误差会变得十分巨大。在19世纪中叶，麦克斯韦在提出著名的麦克斯韦方程时，从这个方程就可以推导出光速，这光速对应的是一个固定值。
也就是说，光速不会受到参考系的影响。如果你坐在车上，手里有个手电筒，这时候朝着车子运动的方向照过去，那地面观测者看到的速度其实还是光速，而牛顿理论的出来则是光速+车速，这就相互矛盾了。后来，科学家试图找很多方式来弥补这个漏洞，但都失败了。
到了1905年，26岁的爱因斯坦基于光速不变原理和相对性原理提出狭义相对论。
在这个理论中，可以推导得到光速就是物质、信息、物质传递的极限速度。那为什么会这样呢?
我们其实可以通过相对论来计算得到，物体运动时的动能情况，就会得到下面的方程。
其中m0是指物体的静止质量，c是光速，v则是物体的运动速度。这个方程告诉我们这么一个道理，随着物体的运动速度加快，所需要给它加速的能量就越大，但逼近光速时，这个能量就需要无限大。其实，我们还可以换个角度来思考，根据相对论，物体运动的越快，质量就越大，所以要给质量大的物体加速其实更难一些，而物体接近于光速时，质量就达到了接近于无限大，那要加速当然就非常难。
那这就意味着宇宙中不存在超光速现象了吗？
超光速事件
实际上，在宇宙中存在着许多超光速现象。那为什么会这样呢？
我们要知道的是，光速的限定是物质、信息、能量而言的。但我们要知道的是宇宙不仅仅只有物质、信息和能量，还有一些其他的，比如：空间。
按照如今的主流理论，宇宙起源于138亿年前的一次大爆炸。
在那次大爆炸之后，宇宙的空间开始剧烈的膨胀，温度开始快速的下降。其中有一段时间被称为暴胀时期。这段时期，我们可以宇宙看成像一粒沙子那么大，然后瞬间膨胀到可观测宇宙那么大，可观测宇宙的直径是930亿光年，然后我们再把这时的宇宙看成粒子沙子，然后再膨胀到可观测宇宙那么大，整个过程宇宙空间变大到原来的10^30倍以上。这个膨胀的速度是远远快过光速。
后来，宇宙进入了减速膨胀的阶段，但是如果你选取任意的一个星球作为参考系，那相对于这个星球而言，宇宙中大部分的空间的退行速度是比光速快的，所以空间的膨胀不受光速的限制。
除了宇宙空间的膨胀，实际上超光速的事件还有很多。
比如：量子纠缠就是一个经常被提及的超光速事件。不过，量子纠缠其实并没有违背相对论。量子纠缠其实是基于叠加态的，如果你先让它们传递信息，那就会破坏叠加态，让叠加态坍缩。一旦叠加态被破坏，那就更无法传递信息了。所以，量子纠缠其实是用来加密的，而不是用来传递信息的。
除了量子纠缠态，其实超光速的还有相速度。那相速度是什么呢？
我们都见过水里的波浪，这种波浪其实存在着一个个环形，也称为波环。
我们可以把波环看成是两组不同传播速度的独立子波。其中波长更长一些的子波传递速度要更快一些，在下图中就是红点所代表的，这个子波的传递速度被叫做相速度。而波长要短一些的子波传递速度要慢一些，也就是下图中的绿点所表示出来的，这个子波的传递速度就被称为群速度。
相速度理论上是可以超越光速的。但是这里我们还是要明确一点，那就是相速度虽然可以超越光速，但实际上它并不传递任何信息，是不违背相对论的。
一直以来，科学家其实也一直在寻找信息、物质、能量超光速的现象，也闹出过几次乌龙，但是始终没有找到一个违背相对论的超光速事件。
