如果光速是无限的，会发生什么？
来源:中科院半导体所发布时间:2022-05-19868浏览
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来源：万象经验
作者：Eugene Wang
在物理学史上，光总是有点神秘。首先，我们无法确定它是粒子还是波。有时它表现得像波，就像早期狭缝实验中的情况一样。有时它表现得像一个粒子，就像光电效应中的情况一样。在1900年左右，普朗克提出了他的黑体辐射理论。为了使黑体辐射有意义，光必须被量化。
我们现在知道光本质上是一个量子物体，它的行为主要类似于波，但在测量时可以呈现出类似粒子的特性。为了正确地描述它，我们必须像对待所有量子物体一样考虑它，正如薛定谔方程的波函数所描述的那样。但这又引出了另一个问题，如果光是波，它是如何传播的？经典物理学提出了以太的想法来解释这一点。这是一个看不见的背景介质，它充满了整个空间，光之类的东西可以通过它传播。但在 1905 年，一位名叫阿尔伯特·爱因斯坦的杰出科学家用他的狭义相对论扼杀了以太的想法。在他的理论中，光在真空中的传播速度总是恒定的。从那以后，我们就精确地测量了这个光速。为什么宇宙有一个速度上限？为什么这个上限不是无限的？这就是我们今天要谈的。光速无限
光速取决于真空的两个基本属性，这两个属性称为真空介电常数和磁导率。它们是测量常数，没有理论可以解释它的来源。我们可以将这些常数视为空间对电磁波传播的阻力。由于空间对其传播具有抵抗力，因此这对光速施加了有限的限制。如果这个阻力低得多或根本不存在，那么光速就会快得多，甚至可能是无限的。
那么如果真的没有阻力并且光速是无限的会发生什么呢？请注意光速在我们宇宙中的物理意义，它是信息流动速度的上限，它与因果关系和局域性密切相关。这意味着，如果我们与某个物体有一定的距离，那么我们无法立即了解有关此对象的任何信息，有关它的信息需要一定时间才能传播到你那里。想象一下，如果光速是无限的话，那么信息可以立即从宇宙的一部分到另一部分，这意味着宇宙中任何一点发生的事件都会影响其他所有点。例如，在数万亿公里之外的太空中，可能有一百万颗超新星爆发，这可以立即杀死我们，因为我们将在地球上同时体验到它们。所以就不会有局域性这个东西，它指的是宇宙中的物体仅受其周围环境的直接影响。因果关系也与光速有关，考虑两个相互关联的事件，例如A导致B。如果光速无限的话，许多其他的观察者则会认为这两件事是同时发生的。在光速无限的宇宙中，观察者将无法同意事件的顺序，因此不会就因果关系达成一致。光速不恒定
在现实世界中，光速与观察者无关。换句话说，无论您的速度多快，都会测量出相同的光速。不过，当我们说光速在现实世界中是恒定的，我们指的是真空中的光速，因为在不同的介质中光速是不同的。但是，如果我们再次让光速变化，让它变得不恒定，那么会出现什么情况呢？事实上，我们将不得不扔掉我们在现代物理学中学到的一切。改变光速可能意味着相对论是错误的，因为光速不再是恒定的，我们可以根据不同的参考系获得任何速度。量子场论是错误的，因为它包含了狭义相对论。量子力学可能还可以挽救一下，但我们将回到1900年之前的牛顿经典世界，我们将没有时空，只有一个绝对时间的三维世界。事实上，我们可能不得不重新创造发光以太的想法，来解释光是如何根据参考系的选择而移动的。
编辑：薛定谔的薛定谔
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