如果把光作为参考系，宇宙中一切事物，是否都以超光速运动？
甲以10km/h的速度向北运动，乙以8km/h的速度向南运动，求两者的相对速度是多少？答案是12.81km/h。相信小学生都会算。那么，如果两束光相对而行，两者的相对速度是否就超越光速了呢？或者说，如果以一束光作为参考系，那宇宙中的一切事物，不都是以超光速运行了吗？
首先，根据光速不变原理，两束光相向而行，“相对速度”依旧是C，所谓光速不变，是指我们测量光的速度都是固定的C，也就是说，光相对于任何观察者的速度都是C。
光速不变最先在相对论中是公理，根本就无需证明，就好像两点之间直线最短一样，但是后来迈克尔逊仍然利用实验验证了，简而言之他无论如何测量，光速依旧是C，爱因斯坦便以此为基础，来演绎相对论。
在牛顿的理论当中，速度为相对，而时间为绝对，因此是用伽利略变换，爱因斯坦则是洛伦兹变换，即加上了相对时间。当一个事物的速度为C时，其他事物相对于它而言就是静止，即它的速度（C）和其他事物的速度（C）的相对速度是光速加零，用数学语言就是（C×h＋C×0）/h。
爱因斯坦当时考虑这个问题的思路应该大概是这样的：既然之前的相对性原理保持惯性系中自然现象遵守同样的规律，那么测量光速应该也遵循这个原理。但是这又不符合牛顿力学的经典时空观。这时候爱因斯坦的做法符合历史上大多数科学理论开创者的思路：不妨将经典理论放在一边。先以光速测量值不变为公设向下推导。后来的研究也确实证明在高速情形下狭义相对论的有效性。
这也就是说，通常的相对速度公式只能在宏观、低速、弱引力场中运用，而到了微观、高速、强引力场中比如两束光相对运动之类的，就要用到洛伦兹变换。所以，光子相对于光子之间的运动，显然不能与光相对于观察者或者相对于质点的运动相提并论。
那说到这里可能有人会问了，既然光子之间的相对运动不能用到常规相对速度公式，那光相对于其他物体的运动总可以在牛顿体系中计算了吧？以光为参考系，其他事物的速度还是超光速了呀？然而，问题就在光不能被当做参考系上。
什么是参考系？参考系是讨论速度前，被设为静止的对象，离开参考系讨论速度没有意义。但以光本身作为参考系就是不合理的，虽然数值上是对的，但在物理意义上是不恰当的。就像经典力学也能把质量、光速等等代到圆周运动力也能够演绎出某种“压缩至该尺寸，就连光也逃不出去”的半径，但是和真正的“史瓦西半径”的含义仍然不同。
所谓选择参考系就是选择一种记下事件时空坐标的方式，在牛顿力学下，时间是全局的，空间是平直的，你可以说选择某个参照物就是个参考系，因为标准钟加上标架平移得到的笛卡尔系即可作为参考系。但是相对论情形下，一个参考系其实是一个时空分解方式，所以是时空上的一个类时线汇才能构成参考系。而且光子的固有时为0，所以光子的时间一直是静止的，根本没办法定义速度。
因为光子的洛伦兹因子无穷大，以任何物体为参考系时，该物体的速度必然为0，所以如果以光子为参考系，那么光子的速度就为0了，这是违背相对论基本假设的。即使你非要用光子作为参考系，这个参考系也必定不是惯性参考系，其中狭义相对论已经自然地不成立。
总而言之，目前在宇宙中还想象不出有什么运动形式能够超越光速，除非能够改变真空的介电常数和磁导率，这大概只有大自然才能做到——彻底改变宇宙的时空结构。所以，超光速运动就暂时别想了。