光速为何是宇宙速度极限，若光速可以无限，万物将不复存在

光速到底有什么特别的？为什么宇宙似乎千方百计的限制光子在真空中只能以每秒30万公里运动？从任何观察者来看都是如此，同时还禁止任何东西超越这个速度？（光速并没有相对的概念，比如你以每秒5米的速度奔跑，旁观者（静止状态）观察从你身上发出的光并不是光速+你奔跑的速度，而仍旧是光速30万公里每秒）。

答案是因为这种描述不尽正确，宇宙才不会刻意确保光速是定值，时空根本不在乎光线怎么跑，事实上宇宙限速背后或大有玄机，这个常数（光速）更精确来说其实是因果传递的速度。

因果连接的事件顺序是所有观测者一致同意的，但为什么因果传递有个最高限速呢？为什么这个速度又正好等于光速呢？

在回答这个问题之前，需要先了解物理史上最重要的两个发现。首先是1632年的伽利略时代，他在书中支持哥白尼地球非中心的想法，但是他在书中还有另一个较不知名的想法，他的“相对性原理”。当然，这不是爱因斯坦的相对论，而是其先驱。

伽利略不只断言地球和其他任何地点都不是特别的，他也认为没有什么速度是特别的。换句话说，任何实验的结果不会因为处在不同速度的惯性坐标系而有所改变。这种伽利略式的相对原理是项惊人的创见，也在不久之后被牛顿写入他的运动法则中。

还有一个就是19世纪的一项疯狂实验，一窥电与磁的奥秘。麦克斯韦尔，科学界一代宗师，用电磁法则编制成不朽的方程式，优雅地描述了所有电磁现象。

到了19世纪末，物理学界已经有了麦克斯韦尔方程式和牛顿力学，还有其他很多炫酷理论，当时有种所有物理学已经大功告成的感觉。

但在计算中却发现一些怪异之处，隐隐发出不祥之兆，其中就有两个怪异点。

第一个暗示着大自然怪异的量子性质，麦克斯韦尔方程式和神圣的伽利略相对原理似乎不一致。现在我们知道就连牛顿力学其实也隐含着光速无限的假设，这很糟糕，因为这代表着时空和物质都不存在。

想象一只穿着溜冰鞋的小马，它的背上有只猴子在滑板上前进，假设猴子是带有电荷的（因为移动的电荷才会产生磁场），所以滑板猴子在溜冰小马上会产生磁场，这是显而易见的，我们可以用麦克斯韦尔方程式计算出磁场强度，计算中会用到我们观察猴子的速度。

但这个速度是多少？伽利略和牛顿的理论表示，猴子速度=小马溜冰速度+猴子滑板速度，但如果这只天才小马也会方程式呢？它观察猴子移动的速度只有滑板速度，所以计算出了完全不同的磁场！

那么我们与小马谁对谁错呢？

关键在于我们到底测量什么，我们不会直接测量磁场，而是磁场造成的效应，也就是测量力，小马与我们测量到的力是一致的，电场和磁场之间有一种关乎速度的转换，两者齐心协力让不同坐标系观察到一直的电磁力，也就是洛伦兹力。

这就代表电磁作用是重要的线索，引领我们探索时空和速度的关系，要怎么才能解开所有的连结呢？答案就在于某种转换过程，让麦克斯韦尔方程式在不同坐标系之间无缝接轨，这种转换才能正确代表真实世界。这种转换有点像某种数学魔法棒，只要用它指向你的时空视角或物理法则，就能转换至不同的坐标系。

伽利略转换是其中一例，根本上就是在说速度可以相加，而且时间空间与速度无关，这种观点被牛顿力学所采用，刚刚我们也用它来计算猴子的速度。但是麦克斯韦尔方程式在伽利略转换之下不可能给出一致的结果，在这种转换下无法保持不变。

低速情况下的力算出来大致正确，而高速情况下就不一样了，那么是麦克斯韦尔错了吗？

不是的，这表示伽利略转换是错的，支持牛顿力学的转换方法是错误的，唯一可行的方法叫做洛伦兹转换（不再详解，可以百度简单了解），它比爱因斯坦的相对论更早被提出，但是爱因斯坦发现这种转换代表时间与空间的连结，也预测了因果传递的速限，我们可以学爱因斯坦和洛伦兹用光速恒星来计算推导这个转换。

首先假装我们不知道速度可以相加，我们不知道猴子速度是否=小马溜冰速度+猴子滑板速度。第二，没有哪个坐标系比较好，在我们的转换法则之下，物理法则和坐标系的位置，方向，速度都无关。不管小马在哪里，它滑的有多快，往哪里滑都不重要。这点是真的，想想看，地球绕着太阳转，太阳围绕银河系转，位置，方向和速度不断改变，但是我们的实验似乎不受影响。

然后要假设宇宙是个合乎常理的地方，也就是说我们可以在坐标系之间不断转换，运用同一种转换应该要能在小马和猴子之间的坐标系来去自如，只要代入不同的速度就好，也应该要能来回跳跃于多个坐标系。比如说我们想去猴子坐标系，可以先去小马的坐标系，然后转换到猴子坐标系，我们要求的只不过是基本的一致性。

最后用上述的公理加上一点点代数，得到的结果就是洛伦兹转换，只有它能满足上述的基本要求，满足宇宙的相对性，对称性和一致性，也一定能描述现实宇宙，所以宇宙速限一定存在，为什么会这样说？

这个绝对速限（简称为C）是定义洛伦兹转换的唯一参数，透过这个参数，洛伦兹转换预测了宇宙速限的存在，而伽利略转换其实就是洛伦兹转换的特殊情况，也就是当C等于无限。

但就我们之前讲到的相对性和对称性来看，C的确有可能等于无限，但基于一些与光无关的原因，我们知道它不可能是无限！

洛伦兹转换允许麦克斯韦尔方程式在转换后的不变性，用它就能够写下一条电磁学的普世法则，在所有坐标系通用，这也进一步证明了洛伦兹转换才是对现实的正确描述，但是其中的C要用一个特定的值才管用，这个值必须是麦克斯韦尔方程式中的一些基本常数组成。如果要让电磁理论能够运作，宇宙速限必须是有限的值，就算不考虑光速也是如此。

但神奇的是，算出宇宙速限的常数组合正好描述了电磁波传递的速度，也就是光速，C的确等于光速，但它原先是因果传递的速度，它代表宇宙中的两地传递讯息的速度上限，严格来说，是任何人观察到两地传递讯息的速度上限，也因此它是任何无质量粒子的最高速限！

所以光，也就是光子，还有重力波和胶子，它们质量都是零，所以都以最高速限运动，质量其实就是运动的阻碍，没有质量就没有阻碍，所以无质量的粒子就会以最高速限运动，而质量本身和时空的存在告诉我们宇宙速限是个有限值。

爱因斯坦对于洛伦兹转换的解读带来了狭义相对论，时间膨胀，长度收缩，当然还有质能等价等（E等于MC平方）！

如果没有宇宙速限，假设C等于无限会发生什么事呢？

物质便不会存在，因为需要无限多的能量来创造质量，一切只有无质量粒子以无限速度运动，时间膨胀和长度收缩的效应爆炸成无限大，时空本身也不复存在，没有因果，因为所有地方都能及时的互相沟通，整个宇宙就只有这里和现在。

所以这样的世界观本身就充满矛盾，而这个悖论也表明了无限的速限是不可能的，因果传递的有限速度是宇宙存在的基本条件！