为什么光速是宇宙中的极限速度？

2024-06-26 08:41:17 浏览：1

为什么光速是宇宙中的极限速度？

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网友解答：

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光速，299792458 ms，一切物质的速度都超不过此值，是自然界存在的最大速度，光速不以参考系的不同而变化，不论你怎么做怎么测量，真空光速就是299792458 ms，不大也不小。

以上就是爱因斯坦相对论成立的大前提，假如有一天发现有物体的速度大于光速了，那么也就是宣告相对论失败的时候了。不过，经历了这么多年的时间考验，我还是相信相对论应该是不会错的，了不起就像经典牛顿物理学一样，在一定范围内适用，是更高一级力理论的近似结果。我想，刚学过相对论的人，都会对时间膨胀，物体尺寸变短，质量变大等相对论效应感到十分新奇，但是人们却往往忽略了相对论的两大前提之一：真空光速为什么是不变的？为何不能再大一点或者在快一点？

这个问题就连爱因斯坦都不能回答，所以他干脆就直接把它当成了一个公理，即光速不变原理。当然，我们的智商还没爱因斯坦高，有时候就连相对论都似懂非懂，如果非要回答这个问题，就只能异想天开的想象一下，权作娱乐了：

我认为，是宇宙的本质决定了光速就那么大，我们的宇宙来自于一个致密奇点的大爆炸，这个奇点的初始性质，决定了光速的值就是299792458 ms，即不能多一点，也不能少一点。假如宇宙空间不止三维，还存在着高维，而奇点也不止一个，那么这些奇点爆炸就可以产生多个宇宙，不同的奇点，其大小、质量、温度、类型等等都不一样，所以爆炸后物理学性质也不一样，导致各自宇宙的光速也不一样，我们宇宙的光速就是299792458 ms。如果继续问到底是奇点的那些性质就定了光速值，那就得等人类可以进入高维空间，亲自研究一个奇点的爆炸过程，才知道了。当然了，进入高维空间的方式就是速度快于光速，这样就可以脱离三维空间而进入高维。就像地球的第一宇宙速度就是7.8kms，超过这个速度限制，你就会脱离地球进入太空。而这个速度就是靠地球的质量、体积、自转等物理性质计算出来的。

所以，想要知道为何光速这么大，还是研究一个奇点爆炸到宇宙诞生的过程，才能得出来一个解释。要不然，光速不变只能永远成为一个不能不能证伪的公理。

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如果光速被突破时间将倒流！问题会很麻烦？在此时空，光速就是极限，这点不由任何人的意志变化。

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其实这个问题是没有最终定论的。因为按照现代物理学的观点，光速（严格说是真空光速）是可以被超越的。在一些物理学专著里面，对速度大于真空光速的情况是留有余地的。比如说，温伯格所著的《量子场论》一书就给明确说明了可能存在一类特殊粒子，它们的质量是纯虚数（虚数在高中数学里会介绍，一个纯虚数的平方等于一个负实数），速度大于真空光速。但是这类粒子到现在为止都没有找到。因此，我们只能说，就目前来看，真空光速是所谓的“最快的”速度。

我们以真空光速为界限，将速度化为三类：亚光速、超光速、光速。用几何语言又分别冠以新的名称：类时、类空、类光。要先明确的是，世界很大，人类所能掌握的知识是有限的，我们目前不能通过实验手段彻底否定“超光速粒子的存在”。但是如果我们坚信因果律不会被打破，坚持认为这个世界就不允许我们进行时间旅行，那么光速就不能被超越。这就是相对论的基本观点。【注意，“因果律”和”运动速度”只在相对论里被联系到一起，而在非相对论理论里面没有关系。】

但是，有一个理论却不这样认为，它叫量子力学。量子力学认为，速度的大小不是确定的，而是有起伏的，在一些情况下速度可以飙升到远超过光速的速度值！量子力学和相对论在光速问题上是持截然相反的观点。量子力学对相对论的冲击可以说是十分强烈的。物理学家为了调和二者，可谓是费尽心机（光就是既有相对论效应有具有强烈量子效应的物理客体）。但是就目前来看，即便是比较好的理论（前面提到的量子场论）也不能彻底排除超光速。

说到这，可以下结论了：只要实验一天没有找到超光速粒子，那么我们就能认为光速是速度的极限，只要找到了超光速粒子，那么就能否定该结论。

【考虑题主自己的情况，这里对前面提到的一些物理名词做一些解释；

“速度”是有方向的，因此不能说速度等于某一个实数，只能说速度大小是什么什么实数，这里不考虑严格性，故将“速度大小”和“速度”混用；

几何语言指的是微分几何语言，它是现代相对论物理学的基础语言；

我用到了一个词语“起伏”，这个词语一些文献上也叫“涨落”，热力学和量子力学都存在涨落现象，物理学分别称为“热涨落”“量子涨落”；

量子力学是描述尺度小于一微米（一米的一百万分之一）的粒子其运动规律的物理理论，而相对论则是描述当运动速度接近真空光速或者处于引力加速度十分大的天体附近的物体运动规律的物理理论，量子力学和相对论是水火不相容的理论，目前来说能做到将二者部分调和起来的是量子场论；

量子场论是将粒子看做场的一种物理理论，它取消了经典物理学里面物质和场的差异，将二者统一成场，所有物质在高能态下表现为场的形式。在场的观点下，狭义相对论和量子力学自动融合，而且能给出被实验精确验证的计算结果。但是广义相对论还不能和量子力学融合。】

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网友解答：

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首先，光速是宇宙中的极限速度，而这个速度是指信息和能量的传播速度。至于光速为什么最快，并且光速相对于浩瀚宇宙显得很慢，目前的物理学理论无法给出科学解释。

光速最快是人类通过实验以及理论推导出来的，这就是一种事实，我们无法解释为什么。这就如同问“为什么电子的质量是9.11×10^-31千克？”，因为这只是一个被我们观测到的事实。

如果从人择原理来看，因为光速是宇宙中的速度上限，以及电子的质量刚好是这么大，这个宇宙才会存在，生命才会在地球上演化出来，而人类才会问出这样的问题。如果不是这样，物理学规则将会变得完全不同，那么，宇宙就有可能根本不会存在，地球生命就不会存在，所以也就没有这样的问题。

虽然相对论把信息和能量的传播速度限制于光速之下，并且宇宙又这么大，但这并不意味着我们无法实现星际甚至是星系际旅行。光速相对于任何参照系保持不变，这样的特殊性质会引发十分奇特的时间膨胀效应。利用钟慢原理，人类完全可以在有生之年飞过遥远的距离，实现星际之旅。此外，广义相对论预言的虫洞也能使远距离的星际旅行成为可能。

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网友解答：

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在迈克尔逊莫雷实验之前，物理学家们一直以为光是在名为“以太”的介质中传播的，还曾费尽心思寻找“以太”存在的证据

1887年迈克尔逊和莫雷准备测量地球在“以太”中的运动速度，当时物理学家们以为光速在“以太”中传播也是遵循伽利略速度叠加原理的，因此麦克尔逊莫雷实验应该能测量出两个不同的光速，然而实验的最终结果现实光速在不同惯性系和不同方向上都是想同的，光速不变原理从此出世。

爱因斯坦狭义相对论中的光速极限原理其实受迈克尔逊莫雷实验影响很大，爱因斯坦指出任何有静止质量的物体在加速过程中自身质量都会持续上升，如果想把物体加速到光速的话，就需要无限大的能量才行，因此爱因斯坦断言光速就是我们宇宙的极限速度，任何有静止质量的物体都不能达到或者超过它。

然而经常把“光速不可被超越”挂在嘴边其实是不对的，事实上宇宙空间的膨胀速度和量子纠缠的速度都远远超过了光速，但它们实际上并不违反相对论，因为宇宙空间膨胀和量子纠缠并不能传递信息。

光速不可被超越的精髓在于“任何有静止质量的物体”，对于静止质量为0的光子是无法约束的，相对论的光速极限只针对物质而不针对宇宙空间，因此光速其实只是物质和信息的极限速度，而不是空间和量子纠缠的极限速度。

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是的，光速是绝对的，不受任何介质干扰。所以是极限的传播最快的速度

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网友解答：

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光速是不是我们宇宙的极限速度？任何事情，都需要一个定义和范围才成立，以此为前提，在爱因斯坦相对论统治的现阶段人类文明科学认知论中，光速是我们的极限速度。而脱离这个前提，我们稍后再议。

首先，相对论和量子论是现代科学的两根支柱，否认这点的同学可以把手机扔了，半导体材料、通信技术、能带概念均出自这两者，而没有这些，同学们还刷个鬼手机，看这条问题，只能回到用毛笔或者雕刻的年代，等着飞鸽传书吧。

而真空光速不变，以及有静止质量物体无法达到光速就是相对论的最重要假设以及推论。能把超光速实现，相对论瞬间崩溃，现代物理得立马重构。而哪些说量子纠缠可以超距传递信息的同学，麻烦复习一下爱因斯坦和波尔在布鲁塞尔的两次交锋，量子纠缠本身只是量子系统的内在联系，毫无信息传输的意义，早就是共识了，就别替爱因斯坦翻案啦。

但是科学不是万能论，科学本身就必须可以证伪！光速不变以及带静止质量光速不可突破都是假设。同学们只要说一句，我认为科学就是个屁，立马可以否定，毫无问题。可是，如果选择相信科学，请用科学的方式来论断，请给出数学公式和模型，然后做出可以检验的预测，大家一起开心的做可以重复的实验，痛打爱因斯坦一点都不难，可是这样能打得动的，目前一百年来，一个还都没有！

我也想在有生之年再看到小爱般的天才，颠覆物理界，开创一个新时代，把人类文明带向更好的层次。但请说大家能听懂的行话。

我是猫先生，感谢阅读。

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网友解答：

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我先纠正提问者的问题，光不是宇宙中最快的物质，比光子运动快的物质很多，理论上，快子就比光子快很多。

目前人类通过实验证明，中微子运动也超过光速。欧洲核子研究中心（CERN）在2011年9月23日发现：被送往732公里之外Gran Sasso实验室的中微子们比光速快了60纳秒到达。用数字来表示，就是光速299,792,458ms，而中微子在实验中检测到中微子速度是299,799,953ms。打破了爱因斯坦理论之一，就是“光速无法超越”。

我们往往把光速和时间关联在一起，他们之间到底有没有关系呢？其实是有的，因为有了空间，才有了时间。有空间就有了距离，光的运动也是在空间的距离内运行。当没有质量的光之在这个空间运行时，就好比是光子在无限的膨胀，和宇宙的膨胀一样，时间也随之膨胀，我们就感觉到时间被拉长，所以变慢。无论速度多块，时间也只会随速度而减慢，但不会停止或倒流。

由于时间关系，我先写到这里，抽空我会写一篇相关的文章，详细介绍时间，空间的关系。希望你们到时点评。

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网友解答：

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首先是科学家发现了光速不变，就是不能被加速度。然后爱因斯坦想到，即然光速是不变的，哪应该有什么发生了改变。后来，想到时空应该发生了改变。慢慢的发展出了相对论。再后来就是著名的质能方程式。速度越快，质量越大，推进的能量也就要越大。当达到光速时，质量无限大。所以，超过光速在相对论面前是不可能的。科学理论是像是手电筒射出的一束光，为我们隐约照亮了前方的道路。让我们不是在黑暗中摸索前行。理论是不完整的，也可能是错的。但我们会慢慢前行，去证实是真是假。知道哪些是对的，哪些是错的。吸取教训我们还会提出新的理论，迈步向前。我们可能到最后会点歪科技树，但我们很享受这个过程。

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网友解答：

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肯定不是！

没有极限，是宇宙世界的本质。

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网友解答：

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对于我们现在的认识来说确实是极限。

光子是质量为零的物质，正负电子对撞，最后生成两个光子。我们认识到，光子是一维时间的，空间也是一维，虽然没有质量。没有空间的束缚，时间维自由发挥，就是光速了。从光子的运动轨迹来看也是二维的。

感谢霍金的开拓性科普，我们认识到时间也可以弯曲，时间可以不可以多维呢。假如有个二维时间光子，质量为零。时间是从前到后发展的，不可能像空间可以三维延伸，但是时间可以原来的时空结构上再加速一次，这就是三十万乘以三十万了。如果时间三维呢，就是三十万乘以三十万再乘以三十万，那是多少？只是猜测。

我们现在的科技水平也就只能认识光速三十万了，但是我们认识的就是如此吗？我们的世界就是如此吗？我们的科学就是绝对真理了吗？