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標題: 宇宙为什么要限制光速，光速如果是无限大的，会发生什么？ [打印本頁]

作者: ddwwff0202 時間: 2024-9-10 18:59
標題: 宇宙为什么要限制光速，光速如果是无限大的，会发生什么？
在物理学上，光一直都很神秘，首先我们无法判断它到底是粒子还是波，其次光速永远都是恒定的，这就导致宇宙的时空观不再绝对。从此，宇宙中不同空间的时间流逝，也就变得不同，而这些现象都源于光。

在早期的双缝干涉实验中，它表现的像波，但是在光电效应中，它又表现的像粒子。

最后，在1900年，普朗克提出了新的辐射理论，如果要彻底解释黑体辐射，就必须将光量子化。也就是说，光只能是一份一份的能量，而不再是连续的，只有这样才能解释黑体辐射。

现在我们已经知道光的本质就是一种光量子，具有波粒二象性，叠加态以及遵守不确定性原理。

为了正确描述光的量子特性，我们一般将光默认成波，并采用薛定谔的波函数描述。

但这又会导致另一个问题的出现，如果光是波的话，那它到底是怎么传播的呢？

比如声波和其他机械波都需要介质才能传递，所以在相对论出现之前，物理学家就认为光波的介质是一种充满宇宙的物质，这种物质叫做以太。直到1905年，爱因斯坦否定了以太，认为光不需要传播介质，光在真空中，总是以恒定的速度飞行。并且光速是宇宙中最快的速度。那为什么宇宙会有一个速度限制，而且这个限制会是光速呢？

首先，光速取决于真空的两个基本属性。分别是真空介电常数和磁导率。而这两个常数都是我们精确测量得到的，这些常数不会改变，也就造成了光速不会改变。你可以将这些常数理解成空间对电磁波传播时，带来的阻力。

目前还有一种观点认为，光速具有速度极限可能与量子涨落有关。

我们知道光可以在真空中传播，但是真空并不是空无一物，因为真空中总有量子涨落，这就导致真空存在一个基本的能量值，也叫真空零点能，这种能量对光在真空中传播时会起到拖拽的阻力效果。这种阻力就限制了光速不能无限大。

如果真空没有阻力，那么光速可能就没有限制。所以从这个层面来看，光速不能无限大和真空的属性有关系。这也就造成了信息的传播速度有了一个上限，而信息的传播限制就创造了宇宙中存在无法逆转的因果关系。

因为信息极限速度不能超过光速，所以宇宙中发生的任何事件并不能立马到达观测者的视线之中。而正是由于这一点，才保护了人类文明。

如果光速无限大，那就意味着宇宙中任何一个地方发生的事件都会同时影响到宇宙其他所有的事件。

那么，宇宙中发生的各种超新星爆发事件释放的大量高能光子，都有可能同时传导到地球上，这种累积效应给地球带来的能量是毁灭性的，就会直接摧毁人类文明。

在光速无限的宇宙中，任何事件发生的顺序可能会变得混乱，我们也就无法对一个事件的因果关系有清晰的认知。所以宇宙中就不会存在红移现象，我们也不能发现宇宙背景辐射，自然也就无法了解宇宙的历史，整个宇宙的范围可能会变得无限大，宇宙中的所有恒星的光线可能会同时抵达地球。这样一来，整个夜空也会被照亮，黑夜或许就不再存在了。

事实上，光速不变，就意味着宇宙中任何时空发生的事件，其影响范围都是有限的，这个范围就是光锥，所以才有了光锥之内皆是命运，光锥之外皆是虚妄的说法

光子难道是天选之子吗？为什么宇宙要选择光子，作为宇宙的最大速度呢，而不是其他粒子？

事实上，宇宙限制的不是光速，而是宇宙需要因果律，因为宇宙如果没有因果律，那任何时空发生的事件，其信息量都是无限的，这种无限信息就会违背能量守恒定律，这就是一种bug级别的存在。而因果律的实现必须要求宇宙的最大速度有个限制。恰好这个速度限制由光子承担罢了。

事实上，其他粒子运动速度也可能达到光速这一数值，之所以光速这个名字不采用其他粒子名字来命名，只是因为光子是最早发现，最普遍存在的粒子而已。

在标准模型中，有61种基本粒子，有静止质量的基本粒子，其运动速度必然会低于光速。没有静止质量的粒子，速度就是光速，比如光子，胶子。但是胶子由于夸克禁闭效应，一直被束缚在原子核内，无法飞出原子，这就导致我们发现胶子的时间十分晚，所以光速也不会被叫做“胶速”。

目前只有光子能以光速自由地在宇宙中游荡。而其他大部分粒子都有静止质量，比如夸克类，电子类和中微子类。它们的速度一定是低于光速的。

总结一下，光速不能无限大，在理论上受限于真空的阻力。光速是恒定的，取决于真空磁导率和介电常数是恒定的。

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