宇宙為什么要限制光速，光速如果是無限大的，會(huì)發(fā)生什么？

在物理學(xué)上，光一直都很神秘，首先我們無法判斷它到底是粒子還是波，其次光速永遠(yuǎn)都是恒定的，這就導(dǎo)致宇宙的時(shí)空觀不再絕對(duì)。從此，宇宙中不同空間的時(shí)間流逝，也就變得不同，而這些現(xiàn)象都源于光。

在早期的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，它表現(xiàn)的像波，但是在光電效應(yīng)中，它又表現(xiàn)的像粒子。

最后，在1900年，普朗克提出了新的輻射理論，如果要徹底解釋黑體輻射，就必須將光量子化。也就是說，光只能是一份一份的能量，而不再是連續(xù)的，只有這樣才能解釋黑體輻射。

現(xiàn)在我們已經(jīng)知道光的本質(zhì)就是一種光量子，具有波粒二象性，疊加態(tài)以及遵守不確定性原理。

為了正確描述光的量子特性，我們一般將光默認(rèn)成波，并采用薛定諤的波函數(shù)描述。

但這又會(huì)導(dǎo)致另一個(gè)問題的出現(xiàn)，如果光是波的話，那它到底是怎么傳播的呢？

比如聲波和其他機(jī)械波都需要介質(zhì)才能傳遞，所以在相對(duì)論出現(xiàn)之前，物理學(xué)家就認(rèn)為光波的介質(zhì)是一種充滿宇宙的物質(zhì)，這種物質(zhì)叫做以太。直到1905年，愛因斯坦否定了以太，認(rèn)為光不需要傳播介質(zhì)，光在真空中，總是以恒定的速度飛行。并且光速是宇宙中最快的速度。那為什么宇宙會(huì)有一個(gè)速度限制，而且這個(gè)限制會(huì)是光速呢？

首先，光速取決于真空的兩個(gè)基本屬性。分別是真空介電常數(shù)和磁導(dǎo)率。而這兩個(gè)常數(shù)都是我們精確測(cè)量得到的，這些常數(shù)不會(huì)改變，也就造成了光速不會(huì)改變。你可以將這些常數(shù)理解成空間對(duì)電磁波傳播時(shí)，帶來的阻力。

目前還有一種觀點(diǎn)認(rèn)為，光速具有速度極限可能與量子漲落有關(guān)。

我們知道光可以在真空中傳播，但是真空并不是空無一物，因?yàn)檎婵罩锌傆辛孔訚q落，這就導(dǎo)致真空存在一個(gè)基本的能量值，也叫真空零點(diǎn)能，這種能量對(duì)光在真空中傳播時(shí)會(huì)起到拖拽的阻力效果。這種阻力就限制了光速不能無限大。

如果真空沒有阻力，那么光速可能就沒有限制。所以從這個(gè)層面來看，光速不能無限大和真空的屬性有關(guān)系。這也就造成了信息的傳播速度有了一個(gè)上限，而信息的傳播限制就創(chuàng)造了宇宙中存在無法逆轉(zhuǎn)的因果關(guān)系。

因?yàn)樾畔O限速度不能超過光速，所以宇宙中發(fā)生的任何事件并不能立馬到達(dá)觀測(cè)者的視線之中。而正是由于這一點(diǎn)，才保護(hù)了人類文明。

如果光速無限大，那就意味著宇宙中任何一個(gè)地方發(fā)生的事件都會(huì)同時(shí)影響到宇宙其他所有的事件。

那么，宇宙中發(fā)生的各種超新星爆發(fā)事件釋放的大量高能光子，都有可能同時(shí)傳導(dǎo)到地球上，這種累積效應(yīng)給地球帶來的能量是毀滅性的，就會(huì)直接摧毀人類文明。

在光速無限的宇宙中，任何事件發(fā)生的順序可能會(huì)變得混亂，我們也就無法對(duì)一個(gè)事件的因果關(guān)系有清晰的認(rèn)知。所以宇宙中就不會(huì)存在紅移現(xiàn)象，我們也不能發(fā)現(xiàn)宇宙背景輻射，自然也就無法了解宇宙的歷史，整個(gè)宇宙的范圍可能會(huì)變得無限大，宇宙中的所有恒星的光線可能會(huì)同時(shí)抵達(dá)地球。這樣一來，整個(gè)夜空也會(huì)被照亮，黑夜或許就不再存在了。

事實(shí)上，光速不變，就意味著宇宙中任何時(shí)空發(fā)生的事件，其影響范圍都是有限的，這個(gè)范圍就是光錐，所以才有了光錐之內(nèi)皆是命運(yùn)， 光錐之外皆是虛妄的說法

光子難道是天選之子嗎？為什么宇宙要選擇光子，作為宇宙的最大速度呢，而不是其他粒子？

事實(shí)上，宇宙限制的不是光速，而是宇宙需要因果律，因?yàn)橛钪嫒绻麤]有因果律，那任何時(shí)空發(fā)生的事件，其信息量都是無限的，這種無限信息就會(huì)違背能量守恒定律，這就是一種bug級(jí)別的存在。而因果律的實(shí)現(xiàn)必須要求宇宙的最大速度有個(gè)限制。恰好這個(gè)速度限制由光子承擔(dān)罷了。

事實(shí)上，其他粒子運(yùn)動(dòng)速度也可能達(dá)到光速這一數(shù)值，之所以光速這個(gè)名字不采用其他粒子名字來命名，只是因?yàn)楣庾邮亲钤绨l(fā)現(xiàn)，最普遍存在的粒子而已。

在標(biāo)準(zhǔn)模型中，有61種基本粒子，有靜止質(zhì)量的基本粒子，其運(yùn)動(dòng)速度必然會(huì)低于光速。沒有靜止質(zhì)量的粒子，速度就是光速，比如光子，膠子。但是膠子由于夸克禁閉效應(yīng)，一直被束縛在原子核內(nèi)，無法飛出原子，這就導(dǎo)致我們發(fā)現(xiàn)膠子的時(shí)間十分晚，所以光速也不會(huì)被叫做“膠速”。

目前只有光子能以光速自由地在宇宙中游蕩。而其他大部分粒子都有靜止質(zhì)量，比如夸克類，電子類和中微子類。它們的速度一定是低于光速的。

總結(jié)一下，光速不能無限大，在理論上受限于真空的阻力。光速是恒定的，取決于真空磁導(dǎo)率和介電常數(shù)是恒定的。