品略图书馆

为什么光速是每秒30万km而不是35万?是什么限制了光的速度?

这个问题不够大胆,应该问,为什么光速不是无限快?

因为无论光速是30万还是35万,都还是可以继续问,为啥不是40万公里云云。此外,还有一个注意事项,公里有多长也只是一个人为规定,如果换一种规定,光速的数字可能更大也可能更小,比如在欧美国家常用的英制单位,英里。1英里=1.6公里左右,如果用英里来表示光速那就连30万都没有了,大概只有 186,282英里/秒。

所以,核心问题不是光速有多快,而是为什么它不是无限快?

在地球上,我们觉得光速近乎是无限快的,但在浩瀚的宇宙中,光速就像乌龟爬一样缓慢,就拿最近最火爆的人类首张黑洞照片来说,这张照片拍摄的是远离地球或者太阳系大约5500万光年外的一个超巨型黑洞(65亿太阳质量),它位于M87星系的中心,5500万光年是啥意思,意思是我们看到的其实是这个黑洞5500万年前的样子!

图示:严格地说我们看不到黑洞,我们看到的是聚集在这个黑洞周围旋转的气体,它们围绕黑洞快速旋转,在摩擦中产生出大量电磁波。

光速在宇宙尺度下到底有多慢呢?

有天文学家用了这样一个类比,假设把可观察宇宙(960亿光年)缩小到地球那么大,那么穿越整个银河系,也就大致相当于沿着街区走过三间房子的距离去探望你的邻居。然而,光竟然要走10万年时间才能完成这趟探望之旅!因为银河系的长度大约为10万光年,所以需要走10万年。

现在我们转向更紧迫和困难的问题:为什么光速这么慢?

答案是,我们不知道为什么它这么慢,至少到目前为止,我们不知道答案。但是,理论物理学家Gennaro Tedesco 提供了一个有趣的想法:虽然,我们生存的宇宙中,光速以现在这样的速度传播,看起来并没有任何道理或者限制着它不能更快,但目前为止它就只有这么快。

但让我们假设一下,如果光速提高1000倍会如何?

通过计算机模拟发现,这将意味着我们的电子产品的运行速度会因此更快,但同时也意味着我们的太阳将以比现在快得多的速度燃烧,快多少呢?快一百万倍,这意味着,地球会被烤焦,而太阳的寿命也将因此大幅度缩短。简单地说,目前的太阳系是非常不适合生命诞生的地方。

图示:质量,能量和光速,通过爱因斯坦著名的质能方程关联在一起,所以光速的变化会带来宇宙的动荡。

这项研究顺便回答了我上面的那个假设,如果光速无限快会怎么样?

那么整个宇宙都将因此崩溃无法成行,没有恒星没有行星,没有我们所熟悉的宇宙。

至于光速提高1000倍后,什么样的太阳系才适合诞生生命呢?

我们现在也不是非常清楚这件事,很可能将不存在能够诞生生命的太阳系。这大概就是为什么我们生存在光速为大约30万公里每秒的宇宙中的原因。聪明的您可能看出来了,我在用人择原理解释这个问题,换句话说,如果光速发生巨变,那么我所熟悉的宇宙和生命可能也就消失不见,也就不会有人来问,为啥光速是30万而不是35万这样的问题了。:)

当然,这样的回答有点像耍无赖,并且隐约指向上帝创世,因此有人提出了多重宇宙假说,在不同的宇宙中自然常数也不同,这其中自然也包括光速,可惜我们无法知道, 在一个光速巨慢或者巨快的宇宙,究竟是啥样子,毕竟我们现在的超级计算机模拟乃至我们对宇宙本身的了解还不够多不够深入彻底。

注释:人择原理

人择原理有多个版本,有强弱之别。据说最初它的表述是“自然定律惊人地适合生命的存在!”,这其中就暗含着光速,因为光速在多个物理公式中都是重要参数,比如著名的E = MC^2,

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