如果光速沒有上限,世界會怎麼樣?

沒有上限的光速肯定是一個好主意。今天的宇宙被有限的光速限制,是一個人類文明的牢籠,是一個“高位截癱的病人”,甚至是“一具膨脹中的死屍”。取消了光速的限制,宇宙就會回到牧歌式的“田園時代”。雖然現在無法做到,但是我們還是可以展望一下這個這個理想國宇宙的冰山一角。

首先,你會看到一個嶄新的夜空。在有限的光速下,你看到的天體都是它們在不同歷史時段上的影像。如果光速突然變成無限大,你會馬上看到它們現在的狀態:大多數星星的位置都會發生變化。像海山二和參宿四這樣的紅巨星可能只剩下了一團色彩斑斕的星雲,而正向我們衝過來的仙女座星系會變大很多。

如果光速沒有上限,世界會怎麼樣?

能源問題也會迎刃而解了。以太陽為例,現在落到地球上的太陽光是8分鐘以前離開太陽的。如果光速突然變成無限大,那麼8分鐘內太陽輸出的能量就會在一瞬間降落到地球上,估計給地球向陽面做一次徹底的消毒是綽綽有餘的。(很多讀者在糾結上面這個“一瞬間”的問題。請注意“突然”兩個字,也就是說,本來還在路上慢慢走的所有光子都會瞬間同時到達地球)

如果光速沒有上限,世界會怎麼樣?

另外,遙遠的恆星們也紛紛表示要加入這次宇宙燒烤活動。在光速有限的條件下,它們的輻射能量能達到地球的部分微乎其微,這主要是因為宇宙空間的膨脹導致了來自遙遠恆星的電磁波產生紅移,能量密度降低的原因。

可觀察宇宙範圍之外的恆星遠離我們的速度超過了光速,所以它們發出的電磁波永遠不能達到地球。現在,無限大的光速讓所有恆星(無論多遠)發出的電磁波都能瞬間到達地球。

具體有多少顆恆星會報名參加燒烤宴會我們還不得而知,不過很可能是無窮多。

你無論朝夜空中什麼方向看去,都會看見一顆恆星,也就是說,整個夜空亮如白晝。你也許指望星系中不發光的塵埃星雲能多少起到一點擋箭牌的作用,不過它們在吸收了大量輻射能量以後也會很快被加熱到恆星表面相同的溫度,然後代替它遮擋的恆星把能量送到地球上來。最後,地球也會獲得恆星表面相同的高溫。這真是一個“宇宙同此涼熱”的大同世界。

最為歡欣鼓舞的恐怕要數物理專業的莘莘學子了,因為在無限光速的前提下,現代物理學中很多令人抓狂的歪理邪說都被掃進了歷史的垃圾堆。

光速c其實並不只是光在真空中的速度,它還有很多其他含義,比如無質量的粒子的運動速度,宇宙中因果關係傳遞的速度等等。要是光速的值變成無限大,很多物理定律就要面目全非了。

比如,狹義相對論告訴我們,當物體高速運動的時候會出現鐘慢尺縮的想象,而變化的比例由洛倫茲因子決定:

不難看出,當c為無窮大的時候,洛倫茲因子的值為1,也就是說,狹義相對論已經沒有任何意義了。計算速度合成的的時候,我們只需要簡單地使用伽利略變換就行了。

由於類似的原因,廣義相對論也不再有效。總之,在宏觀尺度上,這是一個牛頓力學主宰的宇宙。

如果光速沒有上限,世界會怎麼樣?

遺憾的是,量子力學這個更大的怪獸可能在很大程度上會倖存下來。不過誰知道呢?我們對微觀粒子的古怪行為還知之甚少,也許在更深的層次上它們和光速也有什麼聯絡呢。

我不知道質能轉換公式是否還能成立:E=mc^2。它意味著一丁點質量就能釋放出無窮大的能量。恆星和原子彈這樣的東西會怎樣工作?這已經超出了我有限的想象力。不過可以肯定的是,我們無法在對撞機中製造反物質了,因為它需要無窮大的能量。

另外,會不會有智慧生命來欣賞這個嶄新的宇宙也很難說,因為這個宇宙中應該不會有原子了。原子中電子的軌道半徑是和光速成反比的。

無限大的光速意味著電子軌道半徑為0。如果原子核還能存在的話,不同的原子核也許還能透過交換質子或中子進行另類的化學反應,從而孕育出生命。

即使這個宇宙還能孕育生命,在他們眼中,這個宇宙也會大不一樣。這是因為,無限高速的光線失去了一個重要的特性:頻率。這不難理解,不用任何時間就能到達,哪裡還有時間振動?我們透過光的頻率來辨別顏色,而在無限光速的宇宙中,生物恐怕只能看到一個灰度的世界了。