你知道吗？现代物理学的发展与“光速”是息息相关的，甚至可以说，现代物理学的进步，是围绕着对光速的认知而发展起来的。古希腊时期，哲学家们普遍认为光速是无限的，而这种认知，是一直到笛卡尔时代仍然存在的，而在此之前，是没有人对光速进行过实际的测量的。伽利略却不这么认为，他认为光速是有限的。于是，伽利略和他的助手跑到山上做实验，助理站在离他1公里的山上，拿了一个灯笼，上面盖了一块布，伽利略先把灯笼上的布撕下来，然后开始计时，等助理灯笼上的布被撕下来，停止计时，用距离除以时间计算速度。但由于两座山之间的距离太近，光速太快，这个实验并没有得到任何结果，而人类历史上第一次“测量光速”的实验，就这样不了了之了。
17世纪，一位天文学家观察到了木卫一穿过木星阴影后出现的时间呈周期性变化，如果光速是有限的，那么这种现象就很好解释了，因为地球和木星之间的距离在不断变化，所以光信号传播所需要的时间也在不断变化。发现这一天文现象的天文学家，名叫罗默，他的发现遭到了当时天文台台长的反对，但得到了牛顿、莱布尼茨等物理学家的支持。
不久之后，当时的物理学家们根据罗默的发现，再结合一些数据，首次计算出光速的数值，约为214300km/s。虽然作为现代人的我们，再看这个数值，会觉得与实际数值相差的也太远了，但在当时那个年代，能够大致测算出来光速的数值，已经很了不起了。而正是这个了不起的举动，打开了近现代物理学的大门，相当于在物理领域，打开了一个崭新的世界。
为什么光速不是“无穷大”？
光速是一个宇宙中的极限速度，超过它，时间就会倒流，而低于它，时间则会正常流动。
我们所说的光是可见光，但“光”其实也是一种电磁波，而这种电磁波的传播速度就是光速，每秒只能有30万公里。根据爱因斯坦的质能方程，光子是由电子能级跃迁释放出来的能量，这种能量来自电子和原子之间的电场。由于电场没有质量，因此光子在静止状态下没有质量，但当电子从高能级跃迁到低能级时，电场就会转变为磁场，而磁场有质量，因此光子也便有了质量，但光子的质量，是受到能量的限制的。
此外，不同颜色的光具有不同的能量，就像声音在不同频率下的传播速度也不同一样。
真空中的光速可能与空间密度有关，如果空间密度为0，则光速就会变得无穷大。而太阳系周围的空间密度决定了光速为300,000公里/秒。也就是说，在宇宙中也许是有比“光速”更快的东西，只是我们无法感知它们。
那么如果这么说的话，其实光速就像一个分水岭，超过它的个体无法与低于它的个体交流。虽然科学家从理论上能够证明是存在平行宇宙的，但在我们的现实生活中，可以说平行宇宙是不存在的，因为它们与我们的时空重叠，只不过它们的速度高于光速，我们无法感知它们，也就是说，从我们主观视角的现实世界来看，是永远无法直接观察到平行宇宙的。
由于时空不连续，所以最小的时间单位是10^43秒，而最小的空间长度单位是1.6×10^33厘米，这些单位恰好是一个量子单位。由于时间和空间存在着不连续性，也就是说如果以微观视角来看，时空是存在着一个缝隙的。而光作为一种量子，可以穿越时空，穿越这个缝隙，并且不需要任何媒介，甚至不需要空间和时间，它不受任何束缚，它的速度只由普朗克常数决定。
在介质中传播时，物质和能量也是不连续的，换句话来说，我们的整个世界是不能无限细分，这种细分的程度，会止步于“量子单位”，因此，光在介质中的传播与真空中的传播几乎是相同的，所以，科学家们只需要通过测量光在介质中的传播速度，便可得到准确的光速数值。
当前，光在真空中的速度只是通过测量得到的近似值，而没有从理论推导出精确值，同时，人类也不知道是什么因素将光速限制在每秒30万公里，只能猜测所有静止质量为零的粒子的速度应该就是光速。
接近光速时会发生什么？
既然光速在宇宙中是一定存在“上限”的，那么不妨我们想一下这个有趣的问题：如果我们接近光速，此时会发生什么？根据著名物理学家爱因斯坦提出的质能公式，当一个物体的相对速度接近光速时，它的运动质量将变为无穷大，而从牛顿的“F=ma”的力学方程可以推导出，是需要一个无穷大的力来为物体提供加速度的。然而，要让一个物体以光速无限接近是根本不可能的，从理论上来说，也只能是接近光速，而不可能超过光速。当一个物体以接近光速的速度运动时，它的时间会变慢，而它的质量也会变得无限大。
宇宙中有一种速度，其实已经超越了“光速”
虽然宇宙中物质的最高速度是光速，每秒30万公里，但宇宙中存在着一种比光速更快的速度，那就是“宇宙膨胀”的速度。
根据科学家的观测和研究，自大爆炸以来，宇宙一直在以惊人的速度膨胀，而这种膨胀的速度甚至超过了光速。而且，现在这种膨胀速度是越来越快的，看上去似乎没有上限。那么，既然宇宙中有超越光速的可能，为什么“物体”是没有办法超越光速呢？
一些科学家提出，宇宙在大爆炸发生时具有无限的速度，但随着宇宙不断膨胀和演化，由于某些原因，宇宙一直处于“降维状态”。科学家曾经提出，宇宙可能有11个维度，不同的维度有不同的速度，如果是原来的11维，那么宇宙中最快的光速，可能是可以穿越宇宙的。但随着宇宙不断降维，光速也在降低，现在只有每秒30万公里，如果以后继续降维，这个速度可能会进一步降低。
尽管我们所处的宇宙正在不断“降低维度”这一理论只是人们的猜测，但据估计，以现在每秒三十万公里的极限速度，穿越宇宙和探索无尽的星空都是不可能的。 既然探索宇宙受到“光速”的限制，那么人类发展科技，走出地球探索宇宙的意义何在？如果速度以光速为限，科技发展也无法帮助我们离开银河系，更谈不上探索整个宇宙的奥秘了。
然而，科学家们并不悲观，他们认为，科学的魅力之处，就在于把许多“不可能”变成“有可能”，即使我们无法离开银河系，也可以通过科技发展，去探索宇宙的奥秘。
如果光速“无限”，宇宙将不复存在
幸运的是，我们宇宙中的光速不是无限快，否则将会带来许多问题，甚至彻底改变我们的宇宙。为什么这么说呢？
根据广义相对论，无限大的光速会使引力场方程中的爱因斯坦张量变为0，这意味着如果光速是无限大的话，时空是会变成完全平坦的，没有曲率，从而宇宙中不会有引力的存在。那么你想象一下，如果我们的宇宙中不存在引力，就不可能形成星系、恒星和行星，地球上也不可能有生命存活。
此外，无限大的光速也会使精细结构常数变为0，也就是说没有“强核力”。强核力是四种基本力中最强的一种，它将质子和中子以及构成质子和中子的夸克结合在一起，如果没有强核力，原子就无法形成，而如果没有原子，现在我们所说的一切物质，都将不复存在，那么也可以认为，如果光速是无限大的话，我们的宇宙也将不复存在。用简单的话来总结，也就是说，光速有限，是我们宇宙存在的必要条件。
只有光速“有限”，才能维持“因果论”
其实，从另一个角度来看，若运动物体的速度超越光速，就会在某种参照系中破坏“因果律”。举个简单的例子：假如我开枪射击，目标被击中，出现了一个洞，那么“开枪”就是“因”，而“出现洞”就是“果”。
如果子弹的速度没有超过光速，那么不管你在什么惯性系中观察，“因”总是会先于“果”发生的。但是，如果子弹的速度超过光速，就会发现，在某种惯性系中，目标先出现一个洞，然后我才开枪，这就违反了“因果律”。因此，宇宙只能将光速作为速度的上限，以免因果律被破坏。这么说不知道大家能不能理解？
而如果你想知道这究竟是因为什么，或者说你想更深入地了解这一现象，那么可能就要跨越科学的界限，涉及到哲学了。比如：为什么光速这么快？为什么宇宙的速度上限只有这个数字？这些问题，恐怕只有造物主才有答案。
有人提出，整个宇宙可能就是上帝操控的一台超级计算机，光速受限于运算能力，而量子效应只是因为电脑的分辨率有限。也许有一天，上帝会玩腻了，关掉电脑，那么我们的宇宙此时也就会瞬间关闭。
但是，不管我们所处的宇宙究竟是怎样的，站在我们主观的角度上，科学总是在发展的，未来也许会有更多令人惊叹的理论，那么也许，只有时间才能给出完美的答案。好了，今天我们就先讲到这里，欢迎大家关注我们，我们下次再见。
原文链接：https://www.toutiao.com/article/7215526980194796043
