สำหรับผู้สังเกตการณ์บนโลก วัตถุบนท้องฟ้าจะโคจรรอบโลกครบหนึ่งรอบในหนึ่งวัน ดาวฤกษ์Proxima Centauriซึ่งเป็นดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้ที่สุดนอกระบบสุริยะ อยู่ห่างออกไปประมาณสี่ปีแสง ครึ่ง ^{[ 4 ]}ในกรอบอ้างอิงนี้ ซึ่งดาวฤกษ์ Proxima Centauri ถูกมองว่าเคลื่อนที่ในวิถีโค้งเป็นวงกลมที่มีรัศมีสี่ปีแสง มันสามารถอธิบายได้ว่ามีความเร็วมากกว่าc หลายเท่า เนื่องจากความเร็วขอบของวัตถุที่เคลื่อนที่เป็นวงกลมเป็นผลคูณของรัศมีและความเร็วเชิงมุม^{[ 4 ]} ในมุมมอง แบบจีโอสแตติก วัตถุเช่นดาวหาง ก็อาจเปลี่ยนแปลงความเร็วจากความเร็วต่ำกว่าแสงไปเป็นความเร็วเหนือแสงและในทางกลับกันได้เช่นกัน เพียงเพราะระยะห่างจากโลกเปลี่ยนแปลงไป ดาวหางอาจมีวงโคจรที่พาพวกมันออกไปไกลกว่า 1000 AU ^{[ 5 ]} เส้นรอบวงของวงกลมที่มีรัศมี 1000 AU มีขนาดใหญ่กว่าหนึ่งวันแสง กล่าวอีกนัยหนึ่ง ดาวหางที่อยู่ห่างไกลขนาดนั้นจะมีความเร็วเหนือแสงในกรอบอ้างอิง แบบสถิตของโลก ซึ่งไม่ใช่กรอบอ้างอิง เฉื่อย

หากลำแสงเลเซอร์ถูกกวาดไปทั่ววัตถุที่อยู่ไกลออกไป จุดแสงเลเซอร์อาจดูเหมือนเคลื่อนที่ไปทั่ววัตถุด้วยความเร็วมากกว่าc ^[ 6 ^]ในทำนองเดียวกัน เงาที่ฉายลงบนวัตถุที่อยู่ไกลออกไปก็ดูเหมือนจะเคลื่อนที่ไปทั่ววัตถุเร็วกว่าc ^{[ 6 ]}ในทั้งสองกรณี แสงไม่ได้เดินทางจากแหล่งกำเนิดไปยังวัตถุเร็วกว่า^cและ ข้อมูลใดๆ ก็ไม่ได้เดินทางเร็วกว่าแสง ไม่มีวัตถุใดเคลื่อนที่ในตัวอย่างเหล่านี้ เพื่อเปรียบเทียบ ลองพิจารณาน้ำที่พุ่งออกมาจากสายยางรดน้ำต้นไม้ขณะที่แกว่งไปมา น้ำไม่ได้เคลื่อนที่ตามทิศทางของสายยางในทันที^{[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]}

อัตราที่วัตถุสองชิ้นเคลื่อนที่เข้าใกล้กันในกรอบอ้างอิงเดียวกัน เรียกว่า ความเร็วร่วม หรือ ความเร็วเข้าใกล้ ซึ่งอาจเข้าใกล้สองเท่าของความเร็วแสง เช่น ในกรณีของอนุภาคสองอนุภาคที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วใกล้เคียงกับความเร็วแสงในทิศทางตรงกันข้ามเมื่อเทียบกับกรอบอ้างอิง

ลองนึกภาพอนุภาคสองอนุภาคที่เคลื่อนที่เร็วเข้าหากันจากด้านตรงข้ามของเครื่องเร่งอนุภาคแบบคอลไลเดอร์ ความเร็วในการเข้าใกล้กันจะเป็นอัตราที่ระยะห่างระหว่างอนุภาคทั้งสองลดลง จากมุมมองของผู้สังเกตการณ์ที่ยืนอยู่นิ่งเมื่อเทียบกับเครื่องเร่งอนุภาค อัตรานี้จะน้อยกว่าสองเท่าของความเร็วแสงเล็กน้อย

ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษไม่ได้ห้ามการกระทำนี้ แต่กลับบ่งชี้ว่าการใช้ทฤษฎีสัมพัทธภาพแบบกาลิเลโอในการคำนวณความเร็วของอนุภาคหนึ่งตามที่ผู้สังเกตซึ่งเคลื่อนที่ไปพร้อมกับอนุภาคอีกตัววัดได้นั้นเป็นสิ่งที่ไม่ถูกต้อง กล่าวคือ ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษให้สูตรการบวกความเร็ว ที่ถูกต้องสำหรับการคำนวณ ความเร็วสัมพัทธ์ดังกล่าว

การคำนวณความเร็วสัมพัทธ์ของอนุภาคที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วvและ −v ในกรอบอ้างอิงของเครื่องเร่งอนุภาค ซึ่งสอดคล้องกับความเร็วเข้าใกล้กันที่2v  > c นั้นเป็นสิ่งที่มีประโยชน์ โดยแสดงความเร็วในหน่วยของcจะ ได้ β = v / c :   

${\displaystyle \beta _{\text{rel}}={\frac {\beta +\beta }{1+\beta ^{2}}}={\frac {2\beta }{1+\beta ^{2}}}\leq 1.}$

ถ้าหากยานอวกาศเดินทางไปยังดาวเคราะห์ที่อยู่ห่างจากโลกหนึ่งปีแสง (วัดในกรอบอ้างอิงของโลก) ด้วยความเร็วสูง เวลาที่ใช้ในการไปถึงดาวเคราะห์ดวงนั้นอาจน้อยกว่าหนึ่งปีเมื่อวัดจากนาฬิกาของผู้เดินทาง (แต่จะมากกว่าหนึ่งปีเสมอเมื่อวัดจากนาฬิกาบนโลก) ค่าที่ได้จากการหารระยะทางที่เดินทาง (วัดในกรอบอ้างอิงของโลก) ด้วยเวลาที่ใช้ (วัดจากนาฬิกาของผู้เดินทาง) เรียกว่า ความเร็วที่แท้จริง หรือความเร็วที่แท้จริงไม่มีข้อจำกัดใดๆ เกี่ยวกับค่าของความเร็วที่แท้จริง เนื่องจากความเร็วที่แท้จริงไม่ได้แสดงถึงความเร็วที่วัดในกรอบอ้างอิงเฉื่อยเพียงกรอบเดียว สัญญาณแสงที่ออกจากโลกในเวลาเดียวกันกับผู้เดินทางจะไปถึงจุดหมายปลายทางก่อนผู้เดินทางเสมอ

The phase velocity of an electromagnetic wave, when traveling through a medium, can routinely exceed c, the vacuum velocity of light. For example, this occurs in most glasses at X-ray frequencies.^[9] However, the phase velocity of a wave corresponds to the propagation speed of a theoretical single-frequency (purely monochromatic) component of the wave at that frequency. Such a wave component must be infinite in extent and of constant amplitude (otherwise it is not truly monochromatic), and so cannot convey any information.^[10] Thus a phase velocity above c does not imply the propagation of signals with a velocity above c.^[11]

The group velocity of a wave may also exceed c in some circumstances.^[12][13] In such cases, which typically at the same time involve rapid attenuation of the intensity, the maximum of the envelope of a pulse may travel with a velocity above c. However, even this situation does not imply the propagation of signals with a velocity above c,^[14] even though one may be tempted to associate pulse maxima with signals. The latter association has been shown to be misleading, because the information on the arrival of a pulse can be obtained before the pulse maximum arrives. For example, if some mechanism allows the full transmission of the leading part of a pulse while strongly attenuating the pulse maximum and everything behind (distortion), the pulse maximum is effectively shifted forward in time, while the information on the pulse does not come faster than c without this effect.^[15] However, group velocity can exceedc in some parts of a Gaussian beam in vacuum (without attenuation). The diffraction causes the peak of the pulse to propagate faster, while overall power does not.^[16]

According to Hubble's law, the expansion of the universe causes distant galaxies to appear to recede from the Earth faster than the speed of light. However, the recession speed associated with Hubble's law, defined as the rate of increase in proper distance per interval of cosmological time, is not a velocity in a relativistic sense. Moreover, in general relativity, velocity is a local notion, and there is not even a unique definition for the relative velocity of a cosmologically distant object.^[17] Faster-than-light cosmological recession speeds are entirely a coordinate effect.

There are many galaxies visible in telescopes with redshift numbers of 1.4 or higher. All of these have cosmological recession speeds greater than the speed of light. Because the Hubble parameter is decreasing with time, there can actually be cases where a galaxy that is receding from the Earth faster than light does manage to emit a signal which reaches the Earth eventually.^[18][19][20]

However, because the expansion of the universe is accelerating, it is projected that most galaxies will eventually cross a type of cosmological event horizon where any light they emit past that point will never be able to reach the Earth any time in the infinite future,^[21] because the light never reaches a point where its "peculiar velocity" towards the Earth exceeds the expansion velocity away from the Earth (these two notions of velocity are also discussed in Comoving and proper distances § Uses of the proper distance). The current distance to this cosmological event horizon is about 16 billion light-years, meaning that a signal from an event happening at present would eventually be able to reach the Earth in the future if the event was less than 16 billion light-years away, but the signal would never arrive if the event was more than 16 billion light-years away.^[19]

Apparent superluminal motion is observed in many radio galaxies, blazars, quasars, and recently also in microquasars. The effect was predicted before it was observed by Martin Rees and can be explained as an optical illusion caused by the object partly moving in the direction of the observer,^[22] when the speed calculations assume it does not. The phenomenon does not contradict the theory of special relativity. Corrected calculations show these objects have velocities close to the speed of light (relative to our reference frame). They are the first examples of large amounts of mass moving at close to the speed of light.^[23] Earth-bound laboratories have only been able to accelerate small numbers of elementary particles to such speeds.

Certain phenomena in quantum mechanics, such as quantum entanglement, might give the superficial impression of allowing communication of information faster than light. According to the no-communication theorem these phenomena do not allow true communication; they only let two observers in different locations see the same system simultaneously, without any way of controlling what either sees. Wavefunction collapse can be viewed as an epiphenomenon of quantum decoherence, which in turn is nothing more than an effect of the underlying local time evolution of the wavefunction of a system and all of its environment. Since the underlying behavior does not violate local causality or allow faster-than-light communication, it follows that neither does the additional effect of wavefunction collapse, whether real or apparent.

The uncertainty principle implies that individual photons may travel for short distances at speeds somewhat faster (or slower) than c, even in vacuum; this possibility must be taken into account when enumerating Feynman diagrams for a particle interaction.^[24] However, it was shown in 2011 that a single photon may not travel faster than c.^[25]

มีรายงานต่างๆ ในสื่อยอดนิยมเกี่ยวกับการทดลองการส่งผ่านที่เร็วกว่าแสงในด้านทัศนศาสตร์ — ส่วนใหญ่จะอยู่ในบริบทของ ปรากฏการณ์ การทะลุผ่านควอนตัม ชนิดหนึ่ง โดยปกติแล้ว รายงานดังกล่าวจะเกี่ยวข้องกับความเร็วเฟสหรือความเร็วกลุ่มที่เร็วกว่าความเร็วแสงในสุญญากาศ^{[ 26 ] [ 27 ]}อย่างไรก็ตาม ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น ความเร็วเฟสที่เร็วกว่าแสงไม่สามารถนำมาใช้สำหรับการส่งผ่านข้อมูลที่เร็วกว่าแสงได้^{[ 28 ] [ 29 ]}

Special relativity postulates that the speed of light in a vacuum is invariant in inertial frames. That is, it will be the same from any frame of reference moving at a constant speed. The equations do not specify any particular value for the speed of light, which is an experimentally determined quantity for a fixed unit of length. Since 1983, the SI unit of length (the meter) has been defined using the speed of light.

การกำหนดค่าเชิงทดลองได้เกิดขึ้นในสุญญากาศ แต่สุญญากาศที่สังเกตได้นั้นไม่ใช่สุญญากาศเดียวที่เป็นไปได้ สุญญากาศมีพลังงานที่เกี่ยวข้อง ซึ่งเรียกง่ายๆ ว่าพลังงานสุญญากาศซึ่งอาจเปลี่ยนแปลงได้ในบางกรณี^{[ 43 ]}เมื่อพลังงานสุญญากาศลดลง มีการคาดการณ์ว่าแสงจะเคลื่อนที่เร็วกว่าค่ามาตรฐานcปรากฏการณ์นี้เรียกว่าปรากฏการณ์ชาร์นฮอร์สต์สุญญากาศดังกล่าวสามารถสร้างขึ้นได้โดยการนำแผ่นโลหะเรียบสองแผ่นมาประกบกันโดยมีระยะห่างใกล้เคียงกับเส้นผ่านศูนย์กลางอะตอม เรียกว่าสุญญากาศแคสิเมียร์การคำนวณบ่งชี้ว่าแสงจะเคลื่อนที่เร็วขึ้นในสุญญากาศดังกล่าวในปริมาณเล็กน้อย โฟตอนที่เดินทางระหว่างแผ่นสองแผ่นที่ห่างกัน 1 ไมโครเมตรจะเพิ่มความเร็วของโฟตอนเพียงประมาณ 1 ส่วนใน 10 36 ^{[ 44 ] ดังนั้น}จึงยังไม่มีการตรวจสอบเชิงทดลองของการคาดการณ์นี้ การวิเคราะห์ล่าสุด^{[ 45 ]}โต้แย้งว่าปรากฏการณ์ Scharnhorst ไม่สามารถใช้ส่งข้อมูลย้อนเวลากลับไปได้ด้วยแผ่นเดียว เนื่องจากกรอบอ้างอิงของแผ่นจะกำหนด " กรอบอ้างอิงที่ต้องการ " สำหรับการส่งสัญญาณ FTL อย่างไรก็ตาม ผู้เขียนตั้งข้อสังเกตว่า เมื่อมีแผ่นหลายคู่เคลื่อนที่สัมพันธ์กัน พวกเขาไม่มีข้อโต้แย้งใดที่สามารถ "รับประกันการไม่มีการละเมิดความเป็นเหตุเป็นผลโดยสิ้นเชิง" และอ้างถึงสมมติฐานการป้องกันลำดับเวลาเชิงคาด การณ์ของ Hawking ซึ่งชี้ให้เห็นว่าวงจรป้อนกลับของอนุภาคเสมือนจะสร้าง "ภาวะเอกฐานที่ควบคุมไม่ได้ในพลังงานความเครียดควอนตัมที่ปรับค่าใหม่" บนขอบเขตของเครื่องย้อนเวลาที่เป็นไปได้ และดังนั้นจึงต้องใช้ทฤษฎีแรงโน้มถ่วงควอนตัมในการวิเคราะห์อย่างครบถ้วน ผู้เขียนคนอื่นโต้แย้งว่าการวิเคราะห์ดั้งเดิมของ Scharnhorst ซึ่งดูเหมือนจะแสดงความเป็นไปได้ของสัญญาณที่เร็วกว่าcเกี่ยวข้องกับการประมาณค่าซึ่งอาจไม่ถูกต้อง ดังนั้นจึงไม่ชัดเจนว่าปรากฏการณ์นี้จะสามารถเพิ่มความเร็วของสัญญาณได้จริงหรือไม่^{[ 46 ]}

It was later claimed by Eckle et al. that particle tunneling does indeed occur in zero real time.^[47] Their tests involved tunneling electrons, where the group argued a relativistic prediction for tunneling time should be 500–600 attoseconds (an attosecond is one quintillionth (10⁻¹⁸) of a second). All that could be measured was 24 attoseconds, which is the limit of the test accuracy. Again, though, other physicists believe that tunneling experiments in which particles appear to spend anomalously short times inside the barrier are in fact fully compatible with relativity, although there is disagreement about whether the explanation involves reshaping of the wave packet or other effects.^[48][49][50]

Because of the strong empirical support for special relativity, any modifications to it must necessarily be quite subtle and difficult to measure. The best-known attempt is doubly special relativity, which posits that the Planck length is also the same in all reference frames, and is associated with the work of Giovanni Amelino-Camelia and João Magueijo.^[51][52] There are speculative theories that claim inertia is produced by the combined mass of the universe (e.g., Mach's principle), which implies that the rest frame of the universe might be preferred by conventional measurements of natural law. If confirmed, this would imply special relativity is an approximation to a more general theory, but since the relevant comparison would (by definition) be outside the observable universe, it is difficult to imagine (much less construct) experiments to test this hypothesis. Despite this difficulty, such experiments have been proposed.^[53]

Although the theory of special relativity forbids objects to have a relative velocity greater than light speed, and general relativity reduces to special relativity in a local sense (in small regions of spacetime where curvature is negligible), general relativity does allow the space between distant objects to expand in such a way that they have a "recession velocity" which exceeds the speed of light, and it is thought that galaxies which are at a distance of more than about 14 billion light-years the Earth today have a recession velocity which is faster than light.^[19]Miguel Alcubierre theorized that it would be possible to create a warp drive, in which a ship would be enclosed in a "warp bubble" where the space at the front of the bubble is rapidly contracting and the space at the back is rapidly expanding, with the result that the bubble can reach a distant destination much faster than a light beam moving outside the bubble, but without objects inside the bubble locally traveling faster than light.^[54] However, several objections raised against the Alcubierre drive appear to rule out the possibility of actually using it in any practical fashion. Another possibility predicted by general relativity is the traversable wormhole, which could create a shortcut between arbitrarily distant points in space. As with the Alcubierre drive, travelers moving through the wormhole would not locally move faster than light travelling through the wormhole alongside them, but they would be able to reach their destination (and return to their starting location) faster than light traveling outside the wormhole.

Gerald Cleaver and Richard Obousy, a professor and student of Baylor University, theorized that manipulating the extra spatial dimensions of string theory around a spaceship with an extremely large amount of energy would create a "bubble" that could cause the ship to travel faster than the speed of light. To create this bubble, the physicists believe manipulating the 10th spatial dimension would alter the dark energy in three large spatial dimensions: height, width and length. Cleaver said positive dark energy is currently responsible for speeding up the expansion rate of our universe as time moves on.^[55]

The possibility that Lorentz symmetry may be violated has been seriously considered in the last two decades, particularly after the development of a realistic effective field theory that describes this possible violation, the so-called Standard-Model Extension.^[56][57][58] This general framework has allowed experimental searches by ultra-high energy cosmic-ray experiments^[59] and a wide variety of experiments in gravity, electrons, protons, neutrons, neutrinos, mesons, and photons.^[60] The breaking of rotation and boost invariance causes direction dependence in the theory as well as unconventional energy dependence that introduces novel effects, including Lorentz-violating neutrino oscillations and modifications to the dispersion relations of different particle species, which naturally could make particles move faster than light.

In some models of broken Lorentz symmetry, it is postulated that the symmetry is still built into the most fundamental laws of physics, but that spontaneous symmetry breaking of Lorentz invariance^[61] shortly after the Big Bang could have left a "relic field" throughout the universe which causes particles to behave differently depending on their velocity relative to the field;^[62] however, there are also some models where Lorentz symmetry is broken in a more fundamental way. If Lorentz symmetry can cease to be a fundamental symmetry at the Planck scale or at some other fundamental scale, it is conceivable that particles with a critical speed different from the speed of light be the ultimate constituents of matter.

In current models of Lorentz symmetry violation, the phenomenological parameters are expected to be energy-dependent. Therefore, as widely recognized,^[63][64] existing low-energy bounds cannot be applied to high-energy phenomena; however, many searches for Lorentz violation at high energies have been carried out using the Standard-Model Extension.^[60] Lorentz symmetry violation is expected to become stronger as one gets closer to the fundamental scale.

ในแนวทางนี้สุญญากาศ ทางกายภาพ ถูกมองว่าเป็นของไหลยิ่งยวด ควอนตัม ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วไม่ใช่สัมพัทธภาพ ในขณะที่สมมาตรลอเรนซ์ไม่ใช่สมมาตรที่แน่นอนของธรรมชาติ แต่เป็นเพียงคำอธิบายโดยประมาณที่ใช้ได้เฉพาะกับความผันผวนเล็กน้อยของพื้นหลังของของไหลยิ่งยวดเท่านั้น^{[ 65 ]}ภายในกรอบของแนวทางนี้ ได้มีการเสนอทฤษฎีที่คาดการณ์ว่าสุญญากาศทางกายภาพเป็นของไหลโบสควอนตัม ซึ่ง ฟังก์ชันคลื่นสถานะพื้นฐานอธิบายได้ด้วยสมการชโรดิงเกอร์แบบลอการิทึมแสดงให้เห็นว่าปฏิสัมพันธ์แรงโน้มถ่วงสัมพัทธภาพ เกิดขึ้นเป็น โหมดการกระตุ้นรวมที่มี แอม พลิจูดขนาดเล็ก^{[ 66 ]}ในขณะที่อนุภาคพื้นฐาน สัมพัทธภาพ สามารถอธิบายได้ด้วยโหมดคล้ายอนุภาคในขีดจำกัดของโมเมนตัมต่ำ^{[ 67 ]}ข้อเท็จจริงที่สำคัญคือที่ความเร็วสูงมาก พฤติกรรมของโหมดคล้ายอนุภาคจะแตกต่างจาก แบบสั มพัทธภาพ – พวกมันสามารถเข้าถึงขีดจำกัดความเร็วแสงได้ที่พลังงานจำกัด นอกจากนี้ การแพร่กระจายที่เร็วกว่าแสงยังเป็นไปได้โดยไม่ต้องอาศัยมวลจินตนาการ ของวัตถุที่ เคลื่อนที่^{[ 68 ] [ 69 ]}

การวัดความแม่นยำสูงจาก ความร่วมมือ MINOSสำหรับเวลาบินของนิวตริโน 3 GeV ให้ความเร็ว ( v / c −1) = (1.0±1.1)×10−6 ^ซึ่งเท่ากับความเร็วแสงถึงหนึ่งในล้านส่วน^{[ 70 ]}

เมื่อวันที่ 22 กันยายน พ.ศ. 2554 เอกสารฉบับร่าง^{[ 71 ]}จากความร่วมมือ OPERAระบุว่าตรวจพบนิวตริโนมิวออน 17 และ 28 GeV ซึ่งถูกส่งเป็นระยะทาง 730 กิโลเมตร (454 ไมล์) จากCERNใกล้เมืองเจนีวา ประเทศสวิตเซอร์แลนด์ไปยังห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Gran Sassoในประเทศอิตาลี โดยเดินทางเร็วกว่าแสงด้วยปริมาณสัมพัทธ์ของ2.48×10⁻⁵ (approximately 1 in 40,000), a statistic with 6.0-sigma significance.^[72] On 17 November 2011, a second follow-up experiment by OPERA scientists confirmed their initial results.^[73][74] However, scientists were skeptical about the results of these experiments, the significance of which was disputed.^[75] In March 2012, the ICARUS collaboration failed to reproduce the OPERA results with their equipment, detecting neutrino travel time from CERN to the Gran Sasso National Laboratory indistinguishable from the speed of light.^[76] Later the OPERA team reported two flaws in their equipment set-up that had caused errors far outside their original confidence interval: a fiber-optic cable attached improperly, which caused the apparently faster-than-light measurements, and a clock oscillator ticking too fast.^[77]