深層探索：宇宙為什么要限制光速？不限制不行嗎？

我們都知道，宇宙中存在光速限制，這在愛因斯坦的狹義相對論中也明確表明了這點，任何信息和任何具有靜質量的物體速度都不能超越光速。

不過很多人關心的并不是狹義相對論中的光速限制，而是宇宙為什么要限制光速本身，光速是每秒30萬公里，為什么不是每秒31萬公里甚至更快呢？

這種問題已經不完全是科學問題了，還牽扯到哲學問題，甚至還有人擇原理。我們首先從科學層面來進行分析。

簡單講，光速為何是每秒30萬公里而不是31萬公里或者其他數字，是麥克斯韋方程組推導出來的。

麥克斯韋統一了電磁學，創建了偉大的麥克斯韋方程組，這個方程組可以推導出光速的計算公式。

通過這個公式，可以計算出光速的大小。光速的大小是次要的，不知道大家有沒有注意到這個公式有一個突出的特點：光速竟然沒有參照物！

這與我們的日常生活經驗完全相悖。在我們的日常生活里，任何速度都必須有參照物才有意義。比如我們通常所說的高鐵時速是300公里，這個速度就是默認地面為參照物，一般我們提到的速度都會默認地面為參照物，所以也沒必要刻意強調。

但是，光速看起來就是這么特殊，這么“霸道”，它竟然是一個常量，這意味著不管以任何物體為參照物，代入上面的公式，得到的光速都是一樣的，都保持不變。

這就很奇怪了，舉個例子，你拿著一個手電筒奔跑，奔跑的速度為V。在你眼里，手電筒發出的光的速度是光速C，這很好理解，因為你和手電筒相對靜止。

我靜止在地面上不動，而手電筒發出的光的速度仍舊是光速C。按照我們的傳統理解，這就很不科學了，手電筒發出的光的速度應該是你奔跑的速度V加上光速才對，也就是V+C，也也是我們經常用的速度疊加，也是牛頓定律公式下的速度疊加計算方法。

這就矛盾了。很顯然，這說明了一個事實：要么牛頓錯了，要么麥克斯韋錯了，反正兩個人肯定有一個人是錯的。

但是，當時的物理學界早就視牛頓定律為“神明”，畢竟牛頓力學統治了物理學界幾百年了，不是說推翻就推翻的。而麥克斯韋也是大人物，麥克斯韋方程組堪稱人類歷史上最偉大的方程。

怎么辦呢？兩個物理學界大佬都不能得罪，最后物理學家只能尋求中庸之道，在牛頓和愛因斯坦之間“左右逢源”。

結果就是“以太”的概念出現了，這種物質在宇宙中無處不在，是絕對靜止的參照物，也是光的參照物。

有了以太，牛頓和麥克斯韋的矛盾終于解決了。但科學是嚴謹的，以太畢竟是假設的概念，科學的確需要假設，但更需要假設之后的證據。

于是物理學家紛紛站出來尋找以太存在的證據。結果不尋找不要緊，在尋找的過程，物理學家們很尷尬，因為他們無論如何努力都發現不了以太存在的證據，其中就包括著名的邁克爾遜莫雷實驗。

既然找不到以太存在的證據，而以太又是假設的概念，很明顯以太根本就不存在。這個道理很簡單！

物理學家們當然明白如此簡單的道理，但如果以太真的不存在，他們就無法向牛頓和麥克斯韋交代。這種固有思維方式牢牢地束縛著物理學家們的手腳，讓他們深深地陷入到絕對時空觀中不能自拔，而無法捅破束縛他們思維的那層窗戶紙。

這時候就該愛因斯坦登場了，愛因斯坦不是一般人物，他具有無與倫比的天才大腦，異于常人的思維方式。

優美的麥克斯韋方程組一度讓愛因斯坦無法自拔，當他注意到以太的概念不但不能解決牛頓和麥克斯韋之間的矛盾，反而還會增多更多的麻煩，愛因斯坦果斷地拋棄了以太的概念，秉承著“如無必要勿增實體”的理念，用“奧卡姆剃刀”直接把以太“咔嚓”了！

當愛因斯坦這樣做了之后，他發現前途一片光明。沒有了以太，意味著光速絕對不變。于是基于光速不變原理和相對性原理，愛因斯坦提出了偉大的狹義相對論。

說了這么多，或許你已經感悟到了，宇宙為什么會限制光速？宇宙其實并沒有限制光速，而是我們所在的四維時空結構決定了光速的上限，因為光速只與真空的磁導率和介電常數有關。

說白了，光速就是四維時空的固有屬性，我們就生活在一個光速為每秒30萬公里的四維時空里。

如果光速不是每秒30萬公里，而是31萬公里或者其他數字，會怎么樣呢？

那將意味著幾乎所有物理學常數和大自然法則都會徹底被顛覆，因為光速是很多大自然法則的基本常數，如果光速發生了改變，基本的大自然法則也會隨著改變。

具體表現就是，自然界四種基本作用力的大小會發生變化，像光子，電子等基本粒子就不可能性形成。沒有了那些基本粒子，就不可能有我們如今的宇宙。

更深層的意義其實就是人擇原理，通俗理解就是，既然我們人類出現了，就必須要求光速是每秒30萬公里，否則人類就不會出現，也就不會有人來問這個問題。

理論上講，或許存在另外一個宇宙，那里的光速并不是每秒30萬公里，而是每秒40萬公里，那是怎么的世界我們不得而知，但肯定會與我們的宇宙完全不同！