宇宙为什么要限制光速,这背后有什么玄机?

近代物理学的发展与光速有着千丝万缕的关系,可以说是围绕着对光速的认知而发展的。在古希腊时期,哲学家们认为光的速度是无限的,一直到笛卡尔那个时代,仍然有许多人认为光速是无限的,既然这样也就不需要去测量光的速度了。

在伽利略这儿,伽利略不这么认为,他认为光速是有限的,于是他和他的助手跑到山上去做实验,助手与他分别站在相距1公里的两个山头上,各拿一个灯笼用布罩着,实验的过程很简单,伽利略先将灯笼上的布扯掉,当另一个山头上的人看到光亮时,也扯掉灯笼上的布,当伽利略看到灯光时,停止计时,用路程除以时间来计算速度,然而,由于两个山头距离近,光速太快,这个实验并没有得出来什么结果。

17世纪一位天文学家观测到了这样的现象,他发现木卫一在经过木星的阴影后出现的时间呈周期性的变化,如果光速是无限的,那么不会出现有时短有时长的情况,如果光速是有限的,那么就很好解释了,因为地球与木星之间的距离是不断变化的,那么光信号的传播所需要的时间也是不断变化的,这位叫罗默的天文学家发现了这一点。

罗默的发现受到了当时的天文台长的反对,但得到了牛顿、惠更斯、莱布尼茨的支持,没过多久,惠更斯根据罗默的这一个发现,然后结合一些数据,第一次计算出了光速的数值,大约是214300km/s,尽管与现代精确值相差很大,但这却是人类第一次认知到光速是有限的。

此后便打开了新的世界。

光速是一个定值,最快的速度是光速,其实这并不是绝对的,不能一棍子打死,因为有些说法是有前提条件的。

比如说这个“最快的速度是光速”,如果笼统的这样说显然是不太恰当的,应该说信息或能量的传播速度不能够超过光速,其它性质的速度是可以超过光速的,最常听说的就是宇宙的空间膨胀速度了,这显然是超过光速的,但这种超光速的性质并没有违背现有的物理理论。说白了,要确定这个“速度”是什么性质的“速度”,如果是能量或信息的传播速度,那没说的,肯定不会超过光速的。

宇宙为什么要限制光速?

其实,光速是一个定值很早就被物理学家们发现了,这最早可以追溯到麦克斯韦那一时期,麦克斯韦作为电磁学的集大成者,他发现了一个公式,如下图。由于等式的右边都是定值,所以等式左边的光速也应该是一个定值。

到了爱因斯坦提出相对论的时候了,爱因斯坦根据前人的经验大胆地提出了光速是恒定的这一基本假设,即无论在什么样的参考系中,光速的数值都是不会变的。

后来直到激光被制造出来之后,才较为精确地测量出光速的数值,也就是如今我们常看到的那一个。

光速为什么是信息或能量传播的最快速度?

因为相对论约束了这样的现象的发生,信息传播的速度如果超光速,那这就是反因果了,会导致收信息发生在发信息之前,这是肯定不行的,在相对论中,质量与能量是可以划等号的,由于速度变快,质量增加,当速度足够快时,想要加速这个庞大的质量是无法办到的,无限大的质量需要有无限大的能量来加速,这显然是不可能的。

科学一直在发展,未来是否会有更惊人的理论出现,就交给时间吧。