为什么宇宙会将最大速度限制在光速？

为什么宇宙会将最大速度限制在光速？

本末倒置了。不是宇宙把最大速度限制在了光速。而是光是以宇宙最大速度运行的。
更不可思议的是，你可能想不到的是，有一个跟光速c没有任何直接关系的量，也是这个值c。
这个量就是万有引力的速度。
引力是两个物体之间的吸引力。光是一种电磁波。二者表面上看起来没有什么任何关联，却是两个完全相等的值。
这个值就是c。
它在我们这个时空中等于299792458.458m/s, 约合30万公里每秒。
如果宇宙最大速度比现在这个最大速度值再提高一倍例如600000km/s，那么实际上的光速和万有引力也会是这个数。
光和万有引力就是有这样的特性，以这个时空里允许的最大可能的速度上限来传播的。
上帝在写宇宙初始化函数的时候，设定宇宙速度最大值__Speed_Max为一个常量。然后才开始设计物理体系里的各种参数，例如光速、万有引力等基本参数。这样就直接可以引用这个常量__Speed_Max了。
物理系统里的规则太多，不用每设定一个规则，就new一个变量了。省得还得回收。万一忘了回收就会引起各种bug，量子力学那套玩意就是一开始塌缩函数没设计好造成的。
谁tm知道人类还真能测试出这个bug啊。早点给人类送去抖音就好了！海森堡，狄拉克，薛定谔这帮人也就不整天折腾做实验了。
【 小看人类了.jpg】

至于为什么光速是299792458.458m/s？嘿，说来也巧。
上帝定义这个值__Speed_Max的时候，正好键盘上的3、6和0这几个键坏了。实际上当时上帝就是用手在数字小键盘上随机敲了几个数。所以光速的值里面就没有360。
这可能就是为什么360开机助手这么快的原因吧！




更新续集：
既然物质不能凭空产生，那么宇宙最初的物质是从哪里来的？

作为一个程序员，如果让我用代码创造一个宇宙，我会怎么做呢？
首先要定义一个最小尺度 x0，毕竟内存有限。
然后定义一个最小时间 t0，每个物体运算一次，其时间增加一个t0。
然后，我要限制物体间的最高速度为 c。为啥呢？假如我不限制，一个粒子在下一帧里可能会和所有粒子发生相互作用，每个粒子计算位置都要同时计算其他所有粒子，计算量太大了。
第二个就是，不限制最大速度，在一个t0里，一个物体可能会从宇宙一边直接穿到另一边，穿模太严重了。估计这个世界里的人也不想在路上走着突然被宇宙另一边的一个砖块砸到头上吧。
然后就是，我虽然限制了最大速度，但依然不能避免穿模，当距离小于 t0 乘以 c 的时候，还是会穿模，这是不是很像量子力学中的量子隧穿效应啊。
然后，为了节省算力，我不会跟踪计算每个粒子的准确位置，全部用概率模拟近似。而且只有在这个粒子和其他粒子有交互时，才会从概率云坍缩为实体粒子。
然后，问题又来了，限制了最大速度为c，若有东西超过了最大速度怎么办，直接 if else 降为最大速度？这样太暴力了，而且不好整各种守恒量，干脆搞个洛伦兹变换吧。好了，从数学模型上限制了最大速度，完美！
但问题又来了，洛伦兹变换后，绝对时间和绝对空间没有了啊，怎么计算呢？头疼！哦，干脆抛弃全局时间帧的概念，采用动态规划方式，只有一个粒子其光锥内所有其他粒子在当前时间都计算完后，再把这个粒子推向下一个t0，公式就是d[t+1]=f(所有其他d[t])。
好了，基本时空观到这儿就设定完了。下一期我们来设计基本粒子极其相互作用。
（以上纯属胡扯，切勿代入现实）

当然是因为穷啊，买不起好的硬件就只能限速了。
这里涉及一个秘密，那就是，这个宇宙其实是单线程的。
对，就像node.js那样，所有看起来同时发生的事件，其实大量的任务都是一个线程之中在轮流切换。
整个宇宙间，遍历所有的对象事件调用完成一遍的时间长度就是普朗克常数。
所以，也就是为什么在普朗克常量的尺度以下会失去宏观的物理意义。
众所周知，每一份能量子可以用hv表达，h就是普朗克常数，v就是辐射电磁波的频率，为什么是频率，其实频率就是宇宙中的一个函数单位时间中被调用的次数。
明白了这个，就会明白为什么会有量子扰动导致不确定性原理，因为当你在观察或计算目标的行为，本身也是在调用宇宙的提供函数，而你调用的函数，由于也用到了目标的资源，于是它就不得不等待你观察占用，然后自身的频率也就造成了影响。
所以，当你没有进行观察时，它是一个频率，而观察时，又会是一个频率，于是就导致了波粒二象性。
光到底是粒子还是波，其实都不是，只是它恰好是绝对速度，所以可能呈现为粒子，可能呈现为波，所以到底如何呈现全在如何调用。
所以，弦论里提及的基本粒子是弦，可以断裂，可以分解，可以合并，其实只不过是很多的子函数在跳转与调用罢了。
像量子隧穿是怎么回事呢？
这个事其实也简单，来看看量子隧穿的出现场景，粒子通过量子势垒时，按说正常情况下当然是过不去的，但是如果你把粒子本身理解成一个函数，而代表粒子这个概念的只是一个函数指针，而量子势垒本身只是一个调度器，所谓的粒子不能穿过势垒，其实是因为进入势垒后，其实指针发生了转移，当你看到一个接触势垒比如被“弹”回来的粒子，你看到的只是它的指针，实际上已经不是那个原来的粒子所指的函数对象了。
任何一个势垒都是会有逃逸现象的，所以当指针转移时，恰好指到了一个会穿越壁垒的对象上，那么就会出现“看到同一个粒子穿过了壁垒”的现象，所以测量中会发现隧穿是“瞬间”发生的。
所以，你认知到的一切事物，包括种种物理规则，不过都是函数计算出来的规则限制而已。
瞎扯完毕，切莫深思，切莫深思，切莫深思

20208021更新：
感谢大家那么多赞，也感谢大家关心，贫道还活着，目前还没被外星人抓走……
既然大家喜欢，就再瞎扯几条：
指针存在的另外一个证据，就是量子纠缠啊，凭什么能够超距产生状态联系，其实就是复制的指针，放到了不同的参考系下。
但是量子纠缠为什么为什么那么少见呢，因为大多数情况下拷贝了指针后，迅速就释放了，所有能观察到的量子纠缠，指针都处于延迟释放的状态，所以，量子纠缠对会处于叠加态，只有测量后才能确定状态。
而量子涌现，是大量的虚粒子在真中涌现又显示，其实就是创建的大量指针又释放了，明显就是一个指针池。
至于钟慢效应是怎么回事，大家应该都想到了，原因还是因为宇宙算力有限，所以得限速。
所以对于试图获取更多算力的函数，虽然会让函数内部获取更多的运算能力，但是相应也会在外部减少对它的调用频率
于是速度更快的物体，相对会出现时钟频率会被调慢的现象，在物理上的描述就是更快速度的会导致事件间的间隔相对变长。
所以，相对论的本质，其实就是描述宇宙是怎么限速的。
再次说明，别当真，千万，千万别当真

？？？
玄幻的事情是：在这个物理问题下一位我素来敬重的程序话题答主写了一堆我相信任何物理科班出身的学生都难以理解的话，并且得到了另一位我素来敬重的经济话题答主的专业认可………………
他说

事实上我们每天都做这个事情，但是没有人发现这个问题，对的，通常来说时间事实上是以空间的距离来测量的。
这意味着什么？这意味着事实上我们并没有脱离空间对时间的测量方式。（量子力学前时代）
如果我们不能脱离空间来测量时间那意味着什么？意味着速度的定义有问题，速度是距离除以时间，我们现在知道时间可能并不是完全独立的。那距离除以时间就会变得很可疑。

作者：Ivony
链接：https://www.zhihu.com/question/309934940/answer/841401446
来源：知乎
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首先我不知道“量子力学前时代”是什么意思……我估计他是指原子钟发明以前时间都是靠行星运动相对位置测量的……然而这并不是事实……想想看摆钟与沙漏的工作原理……即便在缺乏工具的年代，秒量级的时间测量都可以靠读脉搏来实现………这些手段都是基于“相信”系统变化的内禀周期…………与距离并没有必然联系…………
其次………………即便“不能脱离空间来测量时间”，那为啥“速度的定义有问题”？？why？？“速度是距离除以时间”没错，可用来测量时间的那个距离与你用作被除数的那个距离是两个完全不同的距离啊，怎么就“并不是完全独立的”？？这样定义速度怎么就“可疑”了？
最后………………所有的这一切与速度上限，与相对论有什么关系？怎么就是“这也许就是所谓的最大速度的本质”？这么说来，人类用这套手段测量速度几个世纪都没发现相对论真是太愚昧了！
<hr/>最后，三言两语回答一下问题。
首先，物理学只探究这个世界“是什么样”的，并不专注讨论这个世界“应该是什么样的”，后者是数学家的工作。可能会有数学家告诉你，一个正定质量物体运动速度没有上限的世界会有这样那样的问题，那个超出我的认知范围。
其次，在实际历史中，一旦你发现一种可以在真空中无耗散传播的波动，那么这个波动的传播速度在任意惯性参考系下都必定是恒定的。这个你自己仔细琢磨下，尤其重要的是想想“真空”与“介质”的区别：存在“相对于介质静止的参考系”，声速就是定义在这个参考系的，但不存在单一的“相对于真空静止的参考系”，所以“真空中的波速”在任意惯性系下都必须是相同的。换言之，如果此波动在某一个参考系下在跑动，那么在任意参考系下它都是跑动的，不存在相对于它静止的参考系，所以也就不要意淫“在相对于它静止的参考系自己跑得比它快”。那么也就是说，如果你在某参考系跑得比它慢，那么在任意参考系，都跑不赢它，那么它的传播速度就是你运动速度的上线。
最后，如果你细心的话，我说的是“正定质量物体运动速度”的上限，因为理论上这个世界有一些奇怪的东西确实是可以超光速运动的。

问题的表述下蕴含的是这样一个命题：
为什么感觉宇宙似乎命定了：
1）光子在真空、在任何参考系中都只能以300000千米每秒的速度穿梭
2）这个数值为物体运动速度的上限
然而，此题可以套用一个知乎标准体进行回复：先问是不是，再问为什么
实际上，这是一个伪命题，或者至少它的表述与事实正好相反。
宇宙自身并没有限定光速为定值。时空根本就不在意光。
宇宙时速的极限具有更深层次的含义。

这个宇宙参数，更准确地说，也许就是因果关系的速度。

下面的长答案将会采用PBS SpaceTime的专题《The Speed of Light is NOT About Light》的观点，为你条分缕析。
视频观看地址：https://www.youtube.com/watch?v=msVuCEs8Ydo&list=PLsPUh22kYmNCLrXgf8e6nC_xEzxdx4nmY&index=2

光速警告：光怪陆离
https://www.zhihu.com/video/1161244091630448640
<hr/>因果关联给出了唯一的所有观测者都能认同的时间顺序。
但为什么因果关系有一个最大速度？并且为什么这个速度等于光速？



挑衅脸

要理解这些，我们首先需要回顾一下物理学中两个最为重要的见解。
首先，让我们回到1632年——褶边领的潮流，普利茅斯的清教徒，还有在意大利，正为出书支持哥白尼日心说而即将受审的伽利略。



太阳系的轮回眼模型

但在他的书中，还有一个不尽为人知的概念——相对性原理。这可不是爱因斯坦的相对论，不过相反地，它是后者的一个精妙的前驱（理念）。
伽利略指出，不管是在地球上或是宇宙的哪个犄角旮旯里，速度都不会具有特别的形式。
换言之，无论静止或者惯性参考系的速度几何，所有的实验都应该得到相同的物理结果。
或者按照维基百科的说法（https://en.wikipedia.org/wiki/Principle_of_relativity）：

物理定律在一切惯性参考系中都具有相同的形式，任何力学实验都不能区分静止和匀速运动的惯性参考系。

苦口婆心.jpg

伽利略相对性原理的洞见实在是太过耀眼，以至于后来的艾萨克·牛顿爵士在他的力学体系中进行引入并编撰。
接下来，快进到19世纪——大礼帽、蒸汽机车以及发现电磁定律的各种疯狂实验。
大学霸詹姆斯·克拉克·麦克斯韦登场，他将前人发现的定律整理提炼到著名的麦氏方程组之后，以一种及其优雅简洁的姿态完成了对整套电磁规律的描述。



智商支配者

到了19世纪后半叶，这是一个黄金时代，物理学的大厦从来都没有这样金碧辉煌，令人叹为观止。
我们有雄伟壮观的牛顿力学体系，在它之上构建起的同等规模的麦氏方程组，以及其他多样的天才理论。



一眼万年

时人普遍有一种物理学已经尽善尽美的错觉，当然在其看似高度成熟的体系之下暗藏了某种错的离谱的数学事实——事实上，存在某两种暗示。
第一条线索就是我们后来所熟知的看似荒诞不经的量子理论的萌芽，为经典物理大厦添砖加瓦的赫兹的电磁波接收实验亲手挽起了量子蝼蚁，将电磁场论所构筑的千里之堤毁于盛世。



赫兹装置的部分还原

第二条，对于本文更为重要的线索，就是麦氏方程组在金光闪烁的伽利略相对性原理上所投掷的一枚困惑。
事实上，我们现在知道即便是牛顿的力学体系，也使用了相应的前设意指光速的无限，这确实是不对的。因为，在这样的理论之下，暗示着时间、空间以及物质都不复存在。



斩钉截铁.jpg

首先，让我来解释一下麦氏方程组所引发的问题。
假设有一只踩着直排轮滑的小马，它的背上蹲着一只滑板猴子。让这字猴子带电。
为什么？额，带电粒子的移动能够产生磁场。
所以，很明显地，一只带电的滑板猴在轮滑马上产生了一个磁场。



无限给与.jpg

而根据我所观测到的猴子总速度，我可以利用麦氏方程组解得磁场的强度。



猴子总速度~技能获得

但猴子的总速度是多少呢？
伽利略和牛顿告诉我们猴子总速度等于小马踩轮滑（以下简称轮滑马）的速度加上猴子登滑板（以下简称滑板猴）的速度。
但是假如这只聪明的小马同样解出了麦氏方程组呢？
她会发现猴子只以滑板猴的速度进行移动，而因之得到了一个完全不同的磁场。



小马视角

所以，到底谁是对的呢？是我还是小马呢？
答案的关键之石是我们测量的实际对象是什么。
我们测量的不是磁场。
我们测量的是它的效应。
我们测量的是力。



矢口否认.jpg

这只小马与我测量的是相同的力。
这里，在电场和磁场之间有一个速度相关的交换。
这两个相互作用产生了一个与参照系无关的相同的电磁或者洛伦兹力。
而这个结论告诉我们电磁力掌控着时间、空间与速度三者基本相互作用的线索。
我们如何才能理解这三者的关联？
可以通过一种特殊的变换来解码，这种变换将会赋予麦氏方程组在各种参考系中无缝地跳跃，将会表征我们现实中的空间和时间。
这种变换手法，有点像你对着时空描述或者物理法则施展的一种数学魔杖。
而它可以领着你像哈利波特那样在各种参照系中来回颠簸。
一个典型的例子就是伽利略变换，这种变换基本就是将相关的速度加到一起，并且告诉我们空间和时间并不依赖速度。
牛顿的力学用到它。



高低肩展示

而我们也把它应用到麦氏方程组中获取猴子总速度的解。
但到最后你会发现你根本就没法写出在伽利略变换下结果一致的麦氏方程组。
在伽利略变换之下，结果竟然不是不变的。
在低速情形下，麦氏方程组在变换之下算是给出了正确的力值。
但得到的电场和磁场乱成一团。



口是心非.jpg

而且在高速情形下——我去，还是不提了吧。
所以，这说明麦克斯韦是错的吗？
不是的。
错的是伽利略变换。
这种用来支撑牛顿力学的变换是错的。
唯一有效的变换叫做洛伦兹变换。
它在爱因斯坦的相对论之前就被人发现了。
但确实是爱因斯坦意识到洛伦兹变换告诉了我们空间和时间是如何交联在一起，并且它也预言了因果关联的速度。



强势引入.jpg

现在，你可以像洛伦兹和爱因斯坦那样通过预设光速为常量来推出这个变换。
但现在忘记光速吧。
这个变换极其的深刻以至于基于空间和时间本质的几种简单表述就能验证它的势不可挡。
让我来为你们展示一下。
首先，我们不会去假装我们知道速度之间是如何加和的。
我们不知道猴子总速度等于轮滑马的速度加上滑板猴的速度。
你为什么要去假设这么一个东西呢？
接下来，不存在任何优先的或者首先的惯性参考系。
在我们新的变换法则下，物理定律在各处都有相同的形式，无论位置、方向或者速度如何。
它也无关小马前进的位置、速度或者方向。
这必须得是普适的。
试想，地球绕着太阳旋转，而太阳绕着银河系旋转，位置、方向以及速度都在大幅度地变化。



小宇宙爆发.jpg

而我们的实验却好像对这些毫不在意。
最后，假设宇宙的存在是合乎情理的。
有了这些假设，我们就可以在各种参考系中一致地进行变换。
通过使用不同的速度，我应该可以运行这种相同的变换进入到猴子的参考系以及小马的参考系。



动物园惊喜

我也应该可以连贯地在多重的参考系中来回跳跃。
我可以通过先进入小马的参考系然后再从小马跳跃到猴子的参考系中。
然后我也可以退回自己的参考系只要在速度钱加上一个负号即可。
本质上，我们只是在不同尺度的运作机制上索取基本的连续性而已。
最后，最后，再用这些公设来做一点点的代数计算而已。
看下方的描述，结果就是洛伦兹变换。



蜜汁变换

这是唯一能够满足我们宇宙关于相对性、对称性以及自洽性这些基础表述的变换。
它一定可以描述我们的现实。
所以呢，就必须存在一个宇宙速度的极限。
为什么？
这个绝对速度的极限——让我们把它称作c——是一个可以定义洛伦兹变换的参数。



洛伦兹加持

通过这个参数，整个洛伦兹变换就可以预测出这个宇宙速度的极限。
而伽利略变换仅仅只是洛伦兹变换中c值等于无穷大的一个特殊个例。
说实在的，仅从我们关于对称性和相对性的论述来看，c值可以是无穷大。
但是，从别的层面上——依旧是跟光无关——我们知道这个数值不可能是无穷大。
看见了吗？洛伦兹变换最终允许我们可以写下不受变换挟制版的麦氏方程组。
通过它，我们可以写出一个在所有参考系都有效的电磁理论。



引起强烈舒适的那“四个公式”

这就更进一步地证实了我们这种新式的变换可以精确地描述现实。
但它只在一种情况下成立：一个具有特定数值的c。
这个数值必须是麦氏方程组中基本常数的一个组合。
为了能够使各种电磁定律普适地成立，我们需要一个有限的最大宇宙速度，即便在不考虑光的情形下。
但是来看看这个。
赋予我们宇宙速度极限值的这个基本常数的组合也恰恰是决定电磁波传播速度的那一个——光就是一种电磁波。
c值正好就是光速。
但它最先是因果关联的速度。



速度的回应

它是宇宙中任意两个区域可以进行交流的最大速度。
实际上，它也是任何观测者可以看见宇宙中任意两个部分进行交流的最大速度。



限定1

因为这个，它也是任何无质量粒子运动的唯一速度。



限定2

所以光或者光子，还有引力波和胶子都没有质量。
因此它们可以以最大的速度穿梭。
质量对于运动来说就是一个累赘。
没有质量，就没有累赘。
所以没有质量的东西可以尽其所快。
实际上，正是由于质量、空间和时间的存在告诉了我们宇宙速度的极限是收敛的。
爱因斯坦基于洛伦兹变换的阐释给予了我们狭义相对论——时间膨胀、长度收缩以及质能等价，后者可以通过一个著名的等式进行表达：
E等于m乘以c的平方。

一旦我们具有以洛伦兹变换对空间和时间基本关系的描述，接受了爱因斯坦对此的阐释，这些结论就不可避免了。
所以，如果没有一个宇宙速度的极限，假设c值等于无穷大，会发生什么呢？
物质将不复存在。
因为这将需要无穷无尽的能量来度量任何质量。



庐山真龙霸.jpg

到处充斥着以无限快速穿梭的无质量粒子。
时间膨胀和长度收缩永无止境。
这里将没有时间和空间，没有因没有果，因为所有的位置与时间都在瞬间完成交流。



悖论的本质

宇宙在任何时空中将会是一个无穷小量。
这确实是相当的矛盾。
所以在这样的场景中，明显的存在不自洽。
因此，这个佯谬本身就告诉我们一个无限速度的存在是不可能的。
而因果关联（传递）的速度有限是我们在起初就拥有一个合理宇宙的立本之基、必要之石。