为什么宇宙中光速最快?

的确,宇宙中光速最快,这已被多次科学实验所验证,从麦克斯韦联立方程组也得出光速是常数的结论。光在真空中的速度是最快的,且在任何惯性参考系中的速度是不变的,跟光源是否运动、观察者是否运动无关。爱因斯坦把这个结论上升为一个原理――光速不变原理,创立了相对论,这个原理是相对论的基石。那为什么宇宙中光速最快?

一,首先是因为光子的静质量为零。

在狭义相对论中有一个质量效应公式:

质量效应公式

这个公式经过实践的检验,证明是正确的。其中m0是静质量,Ⅴ是物体运动速度,C是光速,从这个式子可以看出,如果静质量不为零,那么物体运动速度越接近光速,分母越趋向于零,物体质量会趋向于无穷大。要想达到光速所需的能量趋向于无穷,这是不可能的。因此任何静质量不为零的物体运动速度是不会达到光速的,超过光速更不可能。任何飞行器都是有静质量的,所以它们也绝不可能超光速飞行。

二,其次,光子不但质量为零,它还不带电荷,它是中性的。

象传递两个夸克间强相互作用胶子,它的静质量也为零,但它带有强相互作用的色荷,它不但传递强相互作用,还参入强相互作用影响运动速度,因此它的速度达不到光速。中微子虽然也是中性,但它有轻微质量,因此它也达不到光速。

三,光不只表现为粒子性,更主要的是它的波动性。

试想光如果只是粒子的话,它如何能实现它的光速?谁能持续不断地为它提供动力?这个提供动力者不可能一直跟着光子,那这个动力只能来自于光子所经的空间,那么光必须具有波动性,必须象声波水波一样振动接力(传播)。但自十九世纪以来人们否定了“以太”或类似以太的东西的存在,认为光波的传播不需要任何介质,只是交变电磁场在空间的传播。

但实际上一无所有的空间是不存在的,空间也是物质。光在四维时空的传播离不开物质,电磁场本身就是一种场物质,然后时空也是“场”,换句话说:

四,光这个电磁场不可能在时空以“外”来传播,不可能在什么也没有的宇宙“之外”传播。

所以说这种时空场就是光传播的“介质”,这种介质不同于绝对静止的“以太”,这种介质(时空)只具有相对意义,因此光在时空里传播只能遵循时空的相对性,由于时间和空间都相对变化,这个速度反而是不变的了,从这个角度看光可以称为“时空因子”。任何传递信息或能量的物质的运动都只能在时空中而不是在时空“外”进行,因此它的速度再快也不能超出时空呢,不能超出时空就不会超过光速。因为光速是时空自身的表现属性。

五,最后再说一下所谓的“超光速”的曲速飞船。

首先它是科幻中出现的一种飞行器,

是通过飞船的装置弯曲时空实现超光速飞行,也就是压缩前面的空间,膨胀后面的空间,飞船就进入了更高的时空中,我们可以称之为“曲速泡”,这样飞船看似达到了超光速,其实这并不是飞船在超光速飞行,而是空间在不断地收缩膨胀把距离缩短了,飞船本身并没有加速度,换句话说是时空本身超光速移动,飞船并没有违反光速限制原理。

这就是我对这个问题的回答,光速最大,没有任何飞行器能超光速飞行。