宇宙極限速度為什么是299792458米/秒？

量子科學(xué)論

我們都知道宇宙的極限速度是每秒2億9千9百7十9萬2千4百5十8米，這個速度是宇宙中任何形式的能量所能達(dá)到的最高速度。我們測量出來的引力波是這個速度，光在真空中也是這個速度，理論上膠子也應(yīng)該是這個速度！可以看出這個速度并不是光的專利，而是所有無質(zhì)量粒子生下來都可以達(dá)到這個速度！

但是組成我們現(xiàn)實世界的這些粒子，包括質(zhì)子、中子和電子，無論我們?nèi)绾闻?，都沒有辦法把它們加速到光速。原因很簡單，因為它們有質(zhì)量。

這是狹義相對論告訴我們的原因，那為什么有質(zhì)量的物體就不能達(dá)到甚至超過光速呢？狹義相對論就說，隨著質(zhì)量物體越逼近光速，它的相對論質(zhì)量就會趨于無窮大，所以我們不能把有質(zhì)量的物體加速到光速。

這樣的解釋好像啥也沒說，更像是進(jìn)一步地強(qiáng)調(diào)了光速極限，并沒有說不能超光速的本質(zhì)原因。所以說，不能超光速的本質(zhì)原因，我們現(xiàn)在并不知道。

因此質(zhì)量物體的光速極限，在物理學(xué)中它算得上是一個基本原理，基本原理也可以認(rèn)為是公理，沒有辦法證明，也不需要證明，意思就是說，我們的世界就是這個樣子的。

是不是覺得有點不講道理，其實并不是的，這就是人類科學(xué)發(fā)展的一般方法，叫公理體系。目前來說，光速極限符合我們的邏輯要求，也符合我們觀測實證，所以我們可以認(rèn)為它是一個不需要證明的公理。

但是你完全可以假設(shè)光速極限的公理是錯誤的，然后在你假設(shè)的這條新公理的基礎(chǔ)上進(jìn)行邏輯演繹，然后得出一系列定理，如果你的整個理論體系完美自洽，而且符合觀測實證，那就說明在某種情況下，質(zhì)量物體是可以超光速的。

這就像是當(dāng)年羅巴切夫斯基，他就覺得歐氏幾何中的第五條公理，平行線公理有問題，他就假設(shè)在一平面內(nèi)，過直線外一點，可做至少兩條直線跟已知直線平行。

然后根據(jù)這個新公理，就推導(dǎo)出了一系列邏輯自洽的定理，發(fā)現(xiàn)它們并不矛盾，這就是雙曲幾何，或者叫馬鞍面幾何。

不過，你要是假設(shè)光速極限是錯誤的，那這條路它肯定走不通，只要你假設(shè)質(zhì)量物體或者是信息可以超過光速，你肯定會遇到邏輯上的困難。

因為超光速它違背了因果律，因果律是我們現(xiàn)實世界最底層的構(gòu)架，如果沒有因果律，你會看到導(dǎo)彈先爆炸，然后才發(fā)射，目標(biāo)先中彈、然后才開槍，等等這些邏輯混亂的事情。

當(dāng)年愛因斯坦正是因為考慮到了一點，才會堅持光速極限這個原理，進(jìn)而在狹義相對論中利用公式限制了質(zhì)量物體超光速的可能，而且他的狹義相對論本身就是強(qiáng)調(diào)因果律的一個理論。

質(zhì)速

我們都知道，在1935年的時候，愛因斯坦還利用光速極限原理弄了一個EPR悖論，來攻擊量子力學(xué)，說量子力學(xué)還不完備。愛因斯坦當(dāng)時就認(rèn)為，你量子力學(xué)就算違反了現(xiàn)實的決定性，總不能超光速，總不能違背因果律吧，可沒想到量子力學(xué)還真就超光速了，這里的超光速就是我們說的量子糾纏。

量子糾纏目前對我們來說完全就是一個謎，我們不知是什么東西在糾纏，為什么會糾纏，糾纏背后的機(jī)制是什么？完全不知道，但目前認(rèn)為這種糾纏，因為量子的隨機(jī)性不能傳遞任何有用的信息，所以它不違反光速極限原理，當(dāng)然也就不違反因果律了。

其實以上就是目前對光速極限原理最好地理解了。但是我知道有些人并不滿意這樣的解釋，那就看一下下面這個，它可是實實在在地限制粒子所能攜帶的能量，這也算上是宇宙對速度的一個限制。再說這個之前，我們先回顧一下人類的速度極限。

在大型強(qiáng)子對撞機(jī)中，質(zhì)子的速度達(dá)到了每秒2億9千9百7十9萬2千4百5十5米，這是人類創(chuàng)造出來的速度最快的質(zhì)子了。但這并不是人類的速度極限。

有一個粒子它比質(zhì)子輕了 1836倍，所以加速它來說比質(zhì)子就要容易得多了，這就是電子，在LEP中，也就是LHC的前身，當(dāng)年人類把電子加速到了每秒2億9千9百7十9萬2千4百5十7.9964米，只比真空中的光慢了3.6毫米/秒。

可以說差一點就達(dá)到光速了，人類可真是牛呀，那這一點差在了哪？當(dāng)然是能量，在地球上我們用的是化學(xué)能源，加速器的能量在Gev級別，這個G叫吉，是10?，也叫十億電子伏特。

那么在宇宙中也有很多自然形成的加速器，比如大質(zhì)量黑洞的物質(zhì)噴流，超新星爆發(fā)、中子星碰撞等等這些超高能量的爆發(fā)事件，它們都會產(chǎn)生大量的宇宙射線，這些宇宙射線基本上都是由質(zhì)子組成的。那么跟這些自然界的加速器比起來，人們建造的LHC簡直就像是學(xué)齡前兒童的玩具一樣。

現(xiàn)在我們看到的是M87星系中心黑洞的物質(zhì)噴流，那里的磁場是人類創(chuàng)造的磁場強(qiáng)度的數(shù)十億倍。

它們加速粒子的最高能量就不能用Gev來表示了，而是會用到 Tev，叫太電子伏特也就是10^12 ev，甚至?xí)玫絇ev，叫拍電子伏特來衡量，也就是 10^15 ev，甚至?xí)宦凤j升到10^19 ev以上!

你想一下，我們在地球的Gev，10?都把質(zhì)子快加速到了光速了，那么宇宙中的10^19 ev，還不把質(zhì)子直接送上天。

但是，根據(jù)我們在地球上的接收到的宇宙射線來看，所有質(zhì)子的能量好像有一個閾值，它們攜帶的能量都沒有超過5×10^19 eV。

好像有什么東西限制了質(zhì)子的能量。也就是說宇宙不讓質(zhì)子的能量超過這個能量，那能量不能提高，那速度肯定就上不去了。

最后我們給出一個解釋是這樣的，在宇宙的空間中彌散著大量的光子，這些光子的平均溫度只有2.7開，那每個光子能量也就只有大約0.00023電子伏特，這個能量很小很小，這就是宇宙的微波背景。

雖然它的能量很小，但是當(dāng)一些攜帶巨大能量的帶電粒子，在宇宙空間中穿梭的時候，它就會與這些光子發(fā)生相互作用，產(chǎn)生一些新的粒子。

比如說，當(dāng)一個帶電子粒子能量達(dá)到了10^17ev以上，就會在與微波背景光子的碰撞中產(chǎn)生正負(fù)電子對，然后損失能量，由于電子質(zhì)量比較低，所以這個能量損失過程比較慢。

但是當(dāng)一個帶電子粒子能量達(dá)到了5×10^19 eV以上的話，就會產(chǎn)生中性π介子，一個中性π介子的質(zhì)量是電子的264.1129倍，所以每一個中性π介子的產(chǎn)生就會損耗掉135Mev的能量，Mev是百萬電子伏特，10*。

這個能量損失的速度就比較快了，所以當(dāng)一個帶電粒子的能量高過了5×10^19 eV，宇宙就會迅速讓他降到這個能量以下，所以我們在地球上發(fā)現(xiàn)的宇宙射線能量都沒有超過這個值。

這個閾值就是所謂的帶電粒子的GZK極限。那么這個極限對于質(zhì)子的速度就意味著，它可以達(dá)到每秒2億9千9百7十9萬2千4百5十7.99999999999999999999918米。

這個速度可以說跟光速已經(jīng)沒有啥區(qū)別了，如果我們現(xiàn)在讓這樣的質(zhì)子和光子賽跑，去比鄰星的話，質(zhì)子僅僅會落后22微米，700飛秒后它就會達(dá)到.

如果讓它倆去254萬光年外的仙女座星系，打個來回，距離大約是500萬光年，質(zhì)子大約會慢13秒左右。可以說，這樣的質(zhì)子已經(jīng)跟光子跑得差不多快了。

所以根據(jù)GZK極限，在一個充滿微波背景光子的宇宙中，我們是不可能達(dá)到光速的，因為我們是由質(zhì)子、中子和電子組成的，而且超光速旅行也很危險，你想一下，當(dāng)我們與微波背景中的光子發(fā)生相互作用的時候，宇宙在我們看來就是一個大烤箱。我們就是雞翅。

如果你接受不了把因果律作為光速極限的原因，那可以把GZK極限當(dāng)作一個很好地解釋。

人類創(chuàng)造的極限速度，僅比光慢3.6毫米/秒！加速器如何加速粒子？

光速恒定速度可由麥克斯韋方程組推導(dǎo)出

電子最有可能超越光速，因為其內(nèi)部沒有暗物質(zhì)，暗物質(zhì)對它的拉連力作用比較弱。質(zhì)子中子包括原子，其內(nèi)部被暗物質(zhì)充滿了，暗物質(zhì)對其拉連力非常大，不可能超越光速。

量子糾纏也不能說就是超光速，打個比方，我用一雙鞋做實驗，用兩個盲盒個裝一只鞋子，把其中一個盲盒送到100億光年以外，我打開在我手上這一個盲盒，發(fā)展是左腳的，同時也知道了另一個盒子里是右腳的，并不能說我觀察盒子的速度達(dá)到了100億光年/秒。

在地球上的人們看來，如果我們現(xiàn)在讓這樣的質(zhì)子和光子賽跑，去比鄰星的話，質(zhì)子僅僅會落后22微米，700飛秒后它就會達(dá)到。那么從質(zhì)子的視角來看，光子應(yīng)該還是光速，那么它們之間又差多少呢？

能否打破固有思維，假設(shè)在某種環(huán)境中，物體質(zhì)量不隨速度的增加而增加，那么在這種環(huán)境中是否所有物體都能超光速呢?

明白了，也就說，光速不是極限，而是光被宇宙的某些規(guī)律限制得只能有這個速度了。

就像1+1=2，1+3=4，不需要證明。

　　　　　　

光速，只是人類認(rèn)知程度所知道的最快速度，不是還有暗物質(zhì)嗎，暗物質(zhì)里有什么誰也不知道，或許就有超光速的東西……