问题

为什么宇宙会将最大速度限制在光速?

回答


宇宙将最大速度限制在光速(即光在真空中的速度,约为299,792公里/秒)这一现象,根植于现代物理学的基本原理和数学结构,尤其是爱因斯坦的狭义相对论。以下从多个角度详细解释这一限制的物理本质:



1. 相对论中的速度叠加与光速不变原理
在经典物理学中,速度是可叠加的。例如,如果一辆车以速度 $ v $ 相对于地面运动,而车内的乘客以速度 $ u $ 相对于车运动,那么乘客相对于地面的速度应为 $ v + u $。但爱因斯坦的狭义相对论推翻了这一观点,提出了光速不变原理:光在真空中以恒定速度 $ c $ 传播,与光源或观察者的运动无关。

这一原理导致了相对论中的速度叠加公式:
$$
u' = frac{u + v}{1 + frac{uv}{c^2}}
$$
其中,$ u $ 是物体在某一参考系中的速度,$ v $ 是参考系之间的相对速度,$ u' $ 是物体在另一个参考系中的速度。当 $ u $ 接近 $ c $ 时,分母 $ 1 + frac{uv}{c^2} $ 会趋近于 1,导致 $ u' $ 仍小于 $ c $。因此,任何物体的速度都无法超过光速。



2. 质量与能量的关系:无限能量的陷阱
根据爱因斯坦的质能方程 $ E = gamma m c^2 $,当物体的速度 $ v $ 接近光速时,相对论质量 $ gamma m $ 会急剧增加(其中 $ gamma = frac{1}{sqrt{1 v^2/c^2}} $)。这意味着:
动能需要无限的能量才能使物体达到光速。
任何有限的能量都无法使物体速度超过光速。

例如,在粒子加速器中,即使将粒子加速到接近光速,其动能仍会呈指数级增长,而无法突破光速的极限。



3. 因果关系的保护:光速作为信息传递的上限
如果物体的速度超过光速,将导致因果关系的倒置,即“原因在后,结果在前”的悖论。例如:
若一个事件在空间中传播到另一个事件,如果信息传递速度超过光速,那么未来的事件可能影响过去,违反了时间的单向性(即“过去→现在→未来”)。
为了维持物理定律的自洽性,光速必须是信息传递的上限,否则可能导致逻辑矛盾。

因此,光速不仅是速度的极限,更是时空因果结构的基石。



4. 电磁理论与光速的自然性
在麦克斯韦的电磁理论中,光速 $ c $ 由电常数 $ vareinct $ 和磁常数 $ mu_0 $ 决定:
$$
c = frac{1}{sqrt{varepsilon_0 mu_0}}
$$
这一公式表明,光速是自然界电磁相互作用的固有属性,而非人为定义的数值。因此,光速的限制是电磁场和物质相互作用的自然结果,而非人为设定。



5. 量子场论中的光速限制
在量子场论中,所有相互作用(包括电磁力、引力等)的传播速度都不得超过光速。例如:
电磁波(光)的传播速度为 $ c $。
引力波(由爱因斯坦广义相对论预言)的传播速度也是 $ c $。
粒子(如电子、夸克)的运动速度也受相对论限制,不能超过光速。

这一限制在量子场论中进一步被证明是自然的,因为场的传播速度由相对论的时空结构决定。



6. 实验验证:粒子加速器中的证据
在粒子加速器中,如大型强子对撞机(LHC),粒子被加速到接近光速(例如99.995%的光速),但其质量会显著增加,导致需要极高的能量才能进一步加速。
实验观测到的粒子能量与相对论预测的 $ E = gamma m c^2 $ 完全一致,进一步验证了光速作为速度上限的正确性。



7. 光速的“特殊性”:为什么不是其他速度?
数学结构:光速的限制源于相对论中的洛伦兹变换,其对称性要求光速为常数。
自然常数:光速 $ c $ 是自然界电磁相互作用的固有属性,而非人为设定的值。
物理一致性:如果速度上限低于光速,或高于光速,会导致数学或物理定律的矛盾(如时间倒流、因果关系混乱)。



总结:光速作为宇宙的“终极速度”
光速的限制是相对论、电磁理论、因果结构和自然常数共同作用的结果。它不仅是速度的上限,更是时空结构、信息传递和因果关系的基石。这一限制确保了物理定律的自洽性,并在实验和理论中得到了广泛验证。

因此,宇宙将最大速度限制在光速,既是对自然规律的深刻理解,也是对物理世界本质的终极描述。

网友意见

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当然是因为穷啊,买不起好的硬件就只能限速了。

这里涉及一个秘密,那就是,这个宇宙其实是单线程的。

对,就像node.js那样,所有看起来同时发生的事件,其实大量的任务都是一个线程之中在轮流切换。

整个宇宙间,遍历所有的对象事件调用完成一遍的时间长度就是普朗克常数。

所以,也就是为什么在普朗克常量的尺度以下会失去宏观的物理意义。

众所周知,每一份能量子可以用hv表达,h就是普朗克常数,v就是辐射电磁波的频率,为什么是频率,其实频率就是宇宙中的一个函数单位时间中被调用的次数。

明白了这个,就会明白为什么会有量子扰动导致不确定性原理,因为当你在观察或计算目标的行为,本身也是在调用宇宙的提供函数,而你调用的函数,由于也用到了目标的资源,于是它就不得不等待你观察占用,然后自身的频率也就造成了影响。

所以,当你没有进行观察时,它是一个频率,而观察时,又会是一个频率,于是就导致了波粒二象性。

光到底是粒子还是波,其实都不是,只是它恰好是绝对速度,所以可能呈现为粒子,可能呈现为波,所以到底如何呈现全在如何调用。

所以,弦论里提及的基本粒子是弦,可以断裂,可以分解,可以合并,其实只不过是很多的子函数在跳转与调用罢了。

像量子隧穿是怎么回事呢?

这个事其实也简单,来看看量子隧穿的出现场景,粒子通过量子势垒时,按说正常情况下当然是过不去的,但是如果你把粒子本身理解成一个函数,而代表粒子这个概念的只是一个函数指针,而量子势垒本身只是一个调度器,所谓的粒子不能穿过势垒,其实是因为进入势垒后,其实指针发生了转移,当你看到一个接触势垒比如被“弹”回来的粒子,你看到的只是它的指针,实际上已经不是那个原来的粒子所指的函数对象了。

任何一个势垒都是会有逃逸现象的,所以当指针转移时,恰好指到了一个会穿越壁垒的对象上,那么就会出现“看到同一个粒子穿过了壁垒”的现象,所以测量中会发现隧穿是“瞬间”发生的。

所以,你认知到的一切事物,包括种种物理规则,不过都是函数计算出来的规则限制而已。

瞎扯完毕,切莫深思,切莫深思,切莫深思


20208021更新:

感谢大家那么多赞,也感谢大家关心,贫道还活着,目前还没被外星人抓走……

既然大家喜欢,就再瞎扯几条:

指针存在的另外一个证据,就是量子纠缠啊,凭什么能够超距产生状态联系,其实就是复制的指针,放到了不同的参考系下。

但是量子纠缠为什么为什么那么少见呢,因为大多数情况下拷贝了指针后,迅速就释放了,所有能观察到的量子纠缠,指针都处于延迟释放的状态,所以,量子纠缠对会处于叠加态,只有测量后才能确定状态。

而量子涌现,是大量的虚粒子在真中涌现又显示,其实就是创建的大量指针又释放了,明显就是一个指针池。

至于钟慢效应是怎么回事,大家应该都想到了,原因还是因为宇宙算力有限,所以得限速。

所以对于试图获取更多算力的函数,虽然会让函数内部获取更多的运算能力,但是相应也会在外部减少对它的调用频率

于是速度更快的物体,相对会出现时钟频率会被调慢的现象,在物理上的描述就是更快速度的会导致事件间的间隔相对变长。

所以,相对论的本质,其实就是描述宇宙是怎么限速的。

再次说明,别当真,千万,千万别当真

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问题的表述下蕴含的是这样一个命题:

为什么感觉宇宙似乎命定了

1)光子在真空、在任何参考系中都只能以300000千米每秒的速度穿梭

2)这个数值为物体运动速度的上限

然而,此题可以套用一个知乎标准体进行回复:先问是不是,再问为什么

实际上,这是一个伪命题,或者至少它的表述与事实正好相反。

宇宙自身并没有限定光速为定值。时空根本就不在意光。

宇宙时速的极限具有更深层次的含义。

这个宇宙参数,更准确地说,也许就是因果关系的速度。

下面的长答案将会采用PBS SpaceTime的专题《The Speed of Light is NOT About Light》的观点,为你条分缕析。

视频观看地址:youtube.com/watch?

光速警告:光怪陆离 https://www.zhihu.com/video/1161244091630448640

因果关联给出了唯一的所有观测者都能认同的时间顺序。

但为什么因果关系有一个最大速度?并且为什么这个速度等于光速?

要理解这些,我们首先需要回顾一下物理学中两个最为重要的见解

首先,让我们回到1632年——褶边领的潮流,普利茅斯的清教徒,还有在意大利,正为出书支持哥白尼日心说而即将受审的伽利略。

但在他的书中,还有一个不尽为人知的概念——相对性原理。这可不是爱因斯坦的相对论,不过相反地,它是后者的一个精妙的前驱(理念)。

伽利略指出,不管是在地球上或是宇宙的哪个犄角旮旯里,速度都不会具有特别的形式。

换言之,无论静止或者惯性参考系的速度几何,所有的实验都应该得到相同的物理结果。

或者按照维基百科的说法(en.wikipedia.org/wiki/P):

物理定律在一切惯性参考系中都具有相同的形式,任何力学实验都不能区分静止和匀速运动的惯性参考系。

伽利略相对性原理的洞见实在是太过耀眼,以至于后来的艾萨克·牛顿爵士在他的力学体系中进行引入并编撰。

接下来,快进到19世纪——大礼帽、蒸汽机车以及发现电磁定律的各种疯狂实验。

大学霸詹姆斯·克拉克·麦克斯韦登场,他将前人发现的定律整理提炼到著名的麦氏方程组之后,以一种及其优雅简洁的姿态完成了对整套电磁规律的描述。

到了19世纪后半叶,这是一个黄金时代,物理学的大厦从来都没有这样金碧辉煌,令人叹为观止。

我们有雄伟壮观的牛顿力学体系,在它之上构建起的同等规模的麦氏方程组,以及其他多样的天才理论。

时人普遍有一种物理学已经尽善尽美的错觉,当然在其看似高度成熟的体系之下暗藏了某种错的离谱的数学事实——事实上,存在某两种暗示。

第一条线索就是我们后来所熟知的看似荒诞不经的量子理论的萌芽,为经典物理大厦添砖加瓦的赫兹的电磁波接收实验亲手挽起了量子蝼蚁,将电磁场论所构筑的千里之堤毁于盛世。

第二条,对于本文更为重要的线索,就是麦氏方程组在金光闪烁的伽利略相对性原理上所投掷的一枚困惑

事实上,我们现在知道即便是牛顿的力学体系,也使用了相应的前设意指光速的无限,这确实是不对的。因为,在这样的理论之下,暗示着时间、空间以及物质都不复存在。

首先,让我来解释一下麦氏方程组所引发的问题。

假设有一只踩着直排轮滑的小马,它的背上蹲着一只滑板猴子。让这字猴子带电。

为什么?额,带电粒子的移动能够产生磁场。

所以,很明显地,一只带电的滑板猴在轮滑马上产生了一个磁场

而根据我所观测到的猴子总速度,我可以利用麦氏方程组解得磁场的强度。

但猴子的总速度是多少呢?

伽利略和牛顿告诉我们猴子总速度等于小马踩轮滑(以下简称轮滑马)的速度加上猴子登滑板(以下简称滑板猴)的速度。

但是假如这只聪明的小马同样解出了麦氏方程组呢?

她会发现猴子只以滑板猴的速度进行移动,而因之得到了一个完全不同的磁场。

所以,到底谁是对的呢?是我还是小马呢?

答案的关键之石是我们测量的实际对象是什么。

我们测量的不是磁场。

我们测量的是它的效应。

我们测量的是力。

这只小马与我测量的是相同的力。

这里,在电场和磁场之间有一个速度相关的交换。

这两个相互作用产生了一个与参照系无关的相同的电磁或者洛伦兹力。

而这个结论告诉我们电磁力掌控着时间、空间与速度三者基本相互作用的线索。

我们如何才能理解这三者的关联?

可以通过一种特殊的变换来解码,这种变换将会赋予麦氏方程组在各种参考系中无缝地跳跃,将会表征我们现实中的空间和时间。

这种变换手法,有点像你对着时空描述或者物理法则施展的一种数学魔杖。

而它可以领着你像哈利波特那样在各种参照系中来回颠簸。

一个典型的例子就是伽利略变换,这种变换基本就是将相关的速度加到一起,并且告诉我们空间和时间并不依赖速度。

牛顿的力学用到它。

而我们也把它应用到麦氏方程组中获取猴子总速度的解。

但到最后你会发现你根本就没法写出在伽利略变换下结果一致的麦氏方程组。

在伽利略变换之下,结果竟然不是不变的。

低速情形下,麦氏方程组在变换之下算是给出了正确的力值

但得到的电场和磁场乱成一团。

而且在高速情形下——我去,还是不提了吧。

所以,这说明麦克斯韦是错的吗?

不是的。

错的是伽利略变换。

这种用来支撑牛顿力学的变换是错的。

唯一有效的变换叫做洛伦兹变换。

它在爱因斯坦的相对论之前就被人发现了。

但确实是爱因斯坦意识到洛伦兹变换告诉了我们空间和时间是如何交联在一起,并且它也预言了因果关联的速度。

现在,你可以像洛伦兹和爱因斯坦那样通过预设光速为常量来推出这个变换。

但现在忘记光速吧。

这个变换极其的深刻以至于基于空间和时间本质的几种简单表述就能验证它的势不可挡。

让我来为你们展示一下。

首先,我们不会去假装我们知道速度之间是如何加和的。

我们不知道猴子总速度等于轮滑马的速度加上滑板猴的速度。

你为什么要去假设这么一个东西呢?

接下来,不存在任何优先的或者首先的惯性参考系。

在我们新的变换法则下,物理定律在各处都有相同的形式,无论位置、方向或者速度如何。

它也无关小马前进的位置、速度或者方向。

这必须得是普适的。

试想,地球绕着太阳旋转,而太阳绕着银河系旋转,位置、方向以及速度都在大幅度地变化

而我们的实验却好像对这些毫不在意。

最后,假设宇宙的存在是合乎情理的。

有了这些假设,我们就可以在各种参考系中一致地进行变换。

通过使用不同的速度,我应该可以运行这种相同的变换进入到猴子的参考系以及小马的参考系。

我也应该可以连贯地在多重的参考系中来回跳跃。

我可以通过先进入小马的参考系然后再从小马跳跃到猴子的参考系中。

然后我也可以退回自己的参考系只要在速度钱加上一个负号即可。

本质上,我们只是在不同尺度的运作机制上索取基本的连续性而已

最后,最后,再用这些公设来做一点点的代数计算而已。

看下方的描述,结果就是洛伦兹变换

这是唯一能够满足我们宇宙关于相对性、对称性以及自洽性这些基础表述的变换。

它一定可以描述我们的现实。

所以呢,就必须存在一个宇宙速度的极限。

为什么?

这个绝对速度的极限——让我们把它称作c——是一个可以定义洛伦兹变换的参数。

通过这个参数,整个洛伦兹变换就可以预测出这个宇宙速度的极限。

而伽利略变换仅仅只是洛伦兹变换中c值等于无穷大的一个特殊个例。

说实在的,仅从我们关于对称性和相对性的论述来看,c值可以是无穷大。

但是,从别的层面上——依旧是跟光无关——我们知道这个数值不可能是无穷大。

看见了吗?洛伦兹变换最终允许我们可以写下不受变换挟制版的麦氏方程组。

通过它,我们可以写出一个在所有参考系都有效的电磁理论。

这就更进一步地证实了我们这种新式的变换可以精确地描述现实。

但它只在一种情况下成立:一个具有特定数值的c。

这个数值必须是麦氏方程组中基本常数的一个组合。

为了能够使各种电磁定律普适地成立,我们需要一个有限的最大宇宙速度,即便在不考虑光的情形下。

但是来看看这个。

赋予我们宇宙速度极限值的这个基本常数的组合也恰恰是决定电磁波传播速度的那一个——光就是一种电磁波。

c值正好就是光速。

但它最先是因果关联的速度。

它是宇宙中任意两个区域可以进行交流的最大速度。

实际上,它也是任何观测者可以看见宇宙中任意两个部分进行交流的最大速度。

因为这个,它也是任何无质量粒子运动的唯一速度。

所以光或者光子,还有引力波和胶子都没有质量。

因此它们可以以最大的速度穿梭。

质量对于运动来说就是一个累赘。

没有质量,就没有累赘。

所以没有质量的东西可以尽其所快。

实际上,正是由于质量、空间和时间的存在告诉了我们宇宙速度的极限是收敛的。

爱因斯坦基于洛伦兹变换的阐释给予了我们狭义相对论——时间膨胀、长度收缩以及质能等价,后者可以通过一个著名的等式进行表达:

E等于m乘以c的平方。

一旦我们具有以洛伦兹变换对空间和时间基本关系的描述,接受了爱因斯坦对此的阐释,这些结论就不可避免了。

所以,如果没有一个宇宙速度的极限,假设c值等于无穷大,会发生什么呢?

物质将不复存在。

因为这将需要无穷无尽的能量来度量任何质量。

到处充斥着以无限快速穿梭的无质量粒子。

时间膨胀和长度收缩永无止境。

这里将没有时间和空间,没有因没有果,因为所有的位置与时间都在瞬间完成交流。

宇宙在任何时空中将会是一个无穷小量。

这确实是相当的矛盾。

所以在这样的场景中,明显的存在不自洽。

因此,这个佯谬本身就告诉我们一个无限速度的存在是不可能的。

而因果关联(传递)的速度有限是我们在起初就拥有一个合理宇宙的立本之基、必要之石。

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想到了个听起来很民科的解释:时间好比一条河流,流速等于光速,河岸的景色则等于观察者和旅行者自身物质变化的体现。平时我们这些低速生物被时间河流顺流推着走,而你作为旅行者,加速的过程等于逆流而上,等加速到光速时,速度和流速一样,达到相对静止。(在我们这些顺流而下的观察者眼里,你相对于河岸已经静止了,但除了达到光速之外的普通观察者仍在随波逐流,天上一天,地上一年)你在相对河岸静止的情况下,上流来的河流(即未来)仍不断经过你的船身,因此即便是河流枯竭了,你还是留在原地,所以你能亲眼见证河流的枯竭(宇宙毁灭,变成奇点)

同时这条河流本身和里面夹杂的物质也就是空间,如果河床上的大质量物质突然消失,就会形成漩涡,如同你一下子打开了水槽的塞子一样,那就是黑洞。漩涡的流速远大于河流流速,也能说明这种时空高度扭曲的情况下,除非超光速,不然不可能逃出这个漩涡。

如果超越流速,河岸景色就倒流了,但你逆流而上的能量也来自这条时空之河,因此你的能量不可能超越维持河流流速的所有能量,所以不能反向超越,回到过去是不可能实现的(即超光速)

纯民科想法,千万千万别当真!

简单画了个图,图一乐呵就行,哈哈

9.13 更新:

对于绝对零度,可以理解成整条河都冰冻起来了。观察者 旅行者都被冻住,只有高维度的观察者才能观察到静止的过去与现在,河流不再流动,因此不会再有未来。


为什么不能顺流而下加速而非得反向加速?

因为观察者相对河流静止,自身能量为0,之所以你在顺流而下,是因为河流的所有能量已经用在运载你上了,没有多余的能量。以上这些都是对于静止的观察者来讲的。

而观察者只要一动,就会马上调转船头,逆流而上,以此用你的质量来产生自身的能量(有点类似水力发电站)让自身微不足道的能量对抗着时空之河的急流。因此你的速度(即能量)不够大的话,和随波逐流看起来没啥区别,类似于钟慢效应,虽然微乎其微但总还是有差距的。(以上文字民科浓度再➕350%

结合热力学第二定律,逆流而上的过程=熵减 即用自身的能量对抗河流单向且高速的熵,降低自己的流速,生命为低熵而活。毕竟船速越大,船毁人亡的概率就越大,这条河流里随时随刻都有旅行者船毁人亡,也有物质在河流的冲刷下分崩离析,其死亡造成的乱流也会逐渐波及到其他旅行者,即不可避免的熵增

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开个脑洞~

因为我们都没充“宇宙云”会员,所以被限速了……

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如果说相对论到底为什么那么重要,就是相对论提出了一个问题,我们对速度的定义是有问题的。


注意:接下来的这段文字并不打算带给你所谓的正确答案,而是希望透过这段文字来让你意识到传统观念中的一些问题,从而更好的理解这个所谓最大速度的本质。


我们来看一下速度是怎么定义的?距离除以时间对吧?距离是什么?是三维空间中一条路径的长度。或者说距离是用空间的度量度量出来的,他的单位是米什么的。时间是什么?问题的关键出在这里,事实上我们从来没有办法很好的定义时间。经常有人说时间是一个箭头,是一个轴,是一个一维blablablabla。OK,我们要怎样测量时间?从古到今,事实上我们对时间的测定采取的方式是什么?古时候是我们相对于太阳的位置,这个相对位置会影响太阳的影子和太阳在天空的角度。请注意这一点,时间事实上是用空间相对位置来测量的。为什么这会工作的非常好,因为太阳和我们的相对位置的变化是匀速的,也就是说速度是固定的,所以套用速度公式,我们将位移直接换算成了时间

事实上我们每天都做这个事情,但是没有人发现这个问题,对的,通常来说时间事实上是以空间的距离来测量的

这意味着什么?这意味着事实上我们并没有脱离空间对时间的测量方式


如果我们不能脱离空间来测量时间那意味着什么?意味着速度的定义有问题,速度是距离除以时间,我们现在知道时间可能并不是完全独立的。那距离除以时间就会变得很可疑。

直觉上我们总是认为两个实数的乘积或者商可以是全体实数,但是这有个前提,也就是这两个量是完全独立的。举个栗子,直角三角形直角的两条邻边长度之比可以是全体实数,但是,如果是一条直角边与斜边的比值呢

这里给个小提示,sin(x)在x非常小的时候就是约等于x……


所以,如果时间和空间并不完全独立,那么速度的值域就有可能不会像我们所想象的那样覆盖全体实数

这也许就是所谓的最大速度的本质。

======================================================

最后我想再强调一次的是,这个答案并不是给你一个正确的最终的结论,而只是打算给你另一条思路,让你去感受到之前没有意识到的东西。当然我不指望每个人都能用另一种视角来看问题。但,总有人可以体会不是么?

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你这问题本身就是存在问题,宇宙并没有把最大的速度限制在光速,而是宇宙限制了有效信息传递的最高速度。不考虑有效信息传递,宇宙膨胀速度、量子纠缠都是宇宙中超光速的存在。


之所以有效信息传递的最高速度是光速,是因为光速是时空本身的一个属性,时空往哪儿弯,光往哪儿走(测地线),这本身就说明了光速与时空是一体的。

更何况电磁波、电场、磁场、引力波、引力场、胶子等等一切静止质量为0的物质的传播速度都是光速。也就是说你只要没有静止质量,你的速度必然是光速。

进一步说,量子场论认为一切粒子不过是场的激发态,那也就是说物质的本质也就是场空间,只不过是场中一些空间位置获得能量,被激发了而已。而有的粒子被希格斯玻色子“束缚”了,无法以光束运动了而已,从而让我们测量出了质量。

而没有被束缚的粒子就能以光束运行,因为他本来就应该是光束,天生的,就像人一出生就是个人样,而不是问老天为什么人一出生就给限制了是个人样。

不是物理专业,对物理感兴趣,瞎扯几句,就和其他答主一样,哈哈。

这个会不会更接近问题的本质

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高赞回答其实并没有正面回答问题,高赞回答回答的是“为什么光速不是无限的,而是有限的。”题目是“为什么是这个速度“,光速代表了因果律的传递速度,这个速度为什么是30万公里/秒而不是40万,50万或者其他数?

这其实是一个细思极恐的问题,是问常数本身 为什么是这样的一个数而不是其他数?除了光速,还有精细结构常数(描述电磁力的强度),重力常数G等等。他们为什么是这个值而不是其他值的问题。

这其实是一个很好的问题,也就是类似于一个宇宙的终极问题:宇宙的常数为什么设置成这样?为什么宇宙是这样的?目前我们连解释整个世界的理论还没有有完善,实际上科学界对这些问题没有任何进展。

(以下仅为个人观点)

又要把人择原理搬出来了。即,正因为宇宙常数这样,才会产生这样的宇宙,才会产生人类,才会思考这个问题。就像幸存者偏差一样,假设100个人跳崖了,99个人死了,你刚好挂在树上没死。于是你开始思考:为什么只有你挂在树上?是不是你和树有某种特殊的吸引力?还是你有某种特殊的超能力体质?其实是,你不过是幸运罢了,每个人跳下去时候的速度,角度,就像宇宙的常数一样,刚好你的速度角度跳下去能被树接着没死,死了的人没办法发声罢了。

从这个角度来看,宇宙不是只有我们一个,可能曾有过光速为40万公里/秒的宇宙,但这个常数下会导致某种问题,如物质无法形成等等(非专业物理人士,此处可能有误),那个宇宙最后在一片虚无中毁灭了,又有别的宇宙是35万公里/秒的光速等等,直到所有常数都符合目前现在的宇宙,于是演化出物质,星云,才有了人类,才去思考这个问题。

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以下任何一句话不保证物理或者数学的正确性。

“物理学只探究这个世界是什么样的,并不专注讨论这个世界应该是什么样的”,打趣的说,这应该算作保守派了w。

物理学当然喜欢讨论“为什么”,如若不然也不会和其他经验科学有很大差别了。

人们常说广义相对论一个重要实际应用是GPS系统中的修正,其实如果没有GR的话无非也就是在实际探索过程中发现系统性偏差,然后拟合出经验公式,反过来再发现GR罢了。

在一个平行世界里,爱因斯坦和格罗斯曼没有命运的邂逅,他止步于各种标量引力理论,转而集中精力于量子物理。哈勃发现了红移规律,伽莫夫却无法完成他的成名论文。自然也没有什么引力的黄金时代。

在这样的世界中,大热的是某种光速可变理论。

这是因为我们熟知的宇宙度规,

(此行为FRW metric)

对时间的依赖只有空间和时间的比值,如果没有GR的哲学,这个比值可以被解释成随时间变化的光速。

光速改变的动力学效应,它背后的量子起源,一切都会被重塑,就像均轮本轮模型那样,直到技术和理论讨论足够成熟而孕育出GR,或许仅仅推迟几十年,或许另一个现在。无论如何也不过百年光阴,对科学而言很短。

回到问题,为什么最大速度是光速?一个问题可以有很多种表述,每种表述会引导我们进行不同的思考。

比如,为什么因果结构是相对论型的?

(未完)

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    宇宙为何会步向“热寂”?这是一个听起来就透着一丝悲凉的终极猜想,也是现代宇宙学中最引人深思的理论之一。要理解这个过程,我们得一步步剥开宇宙演化的层层迷雾,并且得明白,这并非一个突然降临的灾难,而是一个漫长到难以想象的渐变。首先,我们需要搞清楚“热寂”(Heat Death)到底是什么意思。这个词本身.............
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    我们生活在一个似乎是空旷、冰冷、无情的宇宙中。从宏观上看,星系在黑暗中漂浮,恒星燃烧殆尽,黑洞吞噬一切。从微观上看,粒子在概率的海洋中随机碰撞。宇宙似乎并没有一个预设的目的,也没有一个指挥一切的意图。那么,在这个无意识的巨大舞台上,我们这些有意识的生命,是如何出现的呢?这无疑是科学中最深刻也最迷人的.............
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    一个很有趣的问题,也触及了我们对宇宙最根本的一些认知。物质守恒和热寂,听起来像是两个截然不同的概念,但实际上,它们是在一个宏大的时间尺度上,由不同规律支配下的两个不同侧面。我们来仔细捋一捋。首先,我们要明确“物质守恒”指的是什么。在我们熟悉的经典物理学范畴里,物质守恒定律(或者说质量守恒定律)告诉我.............
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    这些问题触及了人类对宇宙最根本的好奇心,也是科学和哲学探索的终极谜团。虽然我们已经取得了巨大的进步,但目前为止,对于这些问题并没有绝对确定的答案。科学理论提供了一些最有力的解释,但很多领域仍然停留在推测和假说阶段。我会尽量详细地回答,并结合目前的科学理解来阐述: 宇宙的开始之前是什么?这是“起源问题.............
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    你这个问题触及到了我们对宇宙最核心的认知,它不像我们日常生活中理解的温度那么简单,有“高”有“低”。宇宙的温度,尤其是它的“上下限”,其实是描述了极端物理条件下的能量状态,这些状态是由物理定律本身所决定的。我们先聊聊“下限”。说宇宙有温度下限,其实是在说它不可能变得比一个特定的最低点更冷。这个最低点.............
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    这是一个古老而又最根本的问题,它叩问着每一个稍有思索的灵魂,关于宇宙,关于我们,关于那份既熟悉又陌生的“存在”。 与其说我是在“讲述”,不如说是尝试用一种接近于你我交流的方式,来一点点拨开这层层迷雾。宇宙的诞生:一场宏大的“无中生有”?想象一下,在那个名为“奇点”的极小、极热、极密的点之前,什么都.............
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    要理解“曼哈顿博士”为何能跻身宇宙最强大的存在之列,我们得先回溯一下他的诞生,那绝非一次简单的科学实验,而是一场关于物质、时空乃至存在本身的终极探索,其产物也因此超脱了我们凡人的认知范畴。首先,得明确一点:曼哈顿博士并非传统意义上的“人类实验的产物”。他最初是一个人类,一位名叫罗伯特·奥本海默(尽管.............
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    这个问题触及了宇宙终极命运和时间箭头这两个深刻的哲学与物理学议题,确实引人入胜。首先,我们需要理清这两个看似矛盾的概念——宇宙的热平衡与庞加莱回归。宇宙的热平衡:一个渐进的终结?宇宙最终会趋于热平衡,也称为“热寂”(Heat Death),这是热力学第二定律在宇宙尺度上的一个推论。简单来说,热力学第.............
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    说起《一拳超人》,不少人第一时间想到的就是那个无敌的埼玉老师。埼玉老师强到什么地步?字面意义上的“一拳”就能解决一切麻烦,无论是深海王还是宇宙霸主波罗斯,在他面前都如同纸糊的。这种“出场即为宇宙第一”的主角设定,按理说会让人觉得索然无味,毕竟,看主角一路过关斩将,一路扮猪吃虎,最后打败最终Boss的.............
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    看到地球在宇宙中的图片,那种油然而生的恐惧感,并非空穴来风,它源于我们内心深处对未知、对渺小、对存在的根本性思考,并在宇宙宏大的背景下被放大。这种情绪的产生,是一个复杂而多层次的心理反应过程。首先,是那种视觉上的冲击和对比。我们习惯了在地球这个熟悉的环境中生活,那里有清晰的地平线、触手可及的山川河流.............
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    这是一个绝妙的问题,直击了我们对宇宙宏大叙事与个体存在之间最核心的矛盾。很多人一听到“熵增”这个词,就觉得整个宇宙注定走向一片死寂,生命的存在简直是“违背”了宇宙的基本法则,是奇迹中的奇迹。其实,“宇宙是熵增的”这句话,虽然是物理学中最基础、最普适的原理之一,但它并没有像我们直觉上理解的那样,是生命.............
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    这个问题非常有意思,也触及了生命最根本的议题之一。简单来说,所有生物都会死,不是因为宇宙害怕生物太多消耗资源,而是一个更为复杂和深刻的生物学、物理学以及演化过程的结果。想象一下,生命诞生于地球,是在一个充满能量和物质的动态环境中演化而来的。从最基本的细胞到庞大的生态系统,生命体与它们所处的环境紧密相.............

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