深層解讀光速為何是宇宙速度極限，若光速可以無限萬物將不復存在

光速到底有什麼特別的？為什麼宇宙似乎千方百計的限制光子在真空中只能以每秒30萬公里運動？從任何觀察者來看都是如此，同時還禁止任何東西超越這個速度？（光速並沒有相對的概念，比如你以每秒5米的速度奔跑，旁觀者（靜止狀態）觀察從你身上發出的光並不是光速+你奔跑的速度，而仍舊是光速30萬公里每秒）。

答案是因為這種描述不盡正確，宇宙才不會刻意確保光速是定值，時空根本不在乎光線怎麼跑，事實上宇宙限速背後或大有玄機，這個常數（光速）更精確來說其實是因果傳遞的速度。

因果連接的事件順序是所有觀測者一致同意的，但為什麼因果傳遞有個最高限速呢？為什麼這個速度又正好等於光速呢？

在回答這個問題之前，需要先了解物理史上最重要的兩個發現。首先是1632年的伽利略時代，他在書中支持哥白尼地球非中心的想法，但是他在書中還有另一個較不知名的想法，他的「相對性原理」。當然，這不是愛因斯坦的相對論，而是其先驅。

伽利略不只斷言地球和其他任何地點都不是特別的，他也認為沒有什麼速度是特別的。換句話說，任何實驗的結果不會因為處在不同速度的慣性坐標系而有所改變。這種伽利略式的相對原理是項驚人的創見，也在不久之後被牛頓寫入他的運動法則中。

還有一個就是19世紀的一項瘋狂實驗，一窺電與磁的奧秘。麥克斯韋爾，科學界一代宗師，用電磁法則編製成不朽的方程式，優雅地描述了所有電磁現象。到了19世紀末，物理學界已經有了麥克斯韋爾方程式和牛頓力學，還有其他很多炫酷理論，當時有種所有物理學已經大功告成的感覺。

但在計算中卻發現一些怪異之處，隱隱發出不祥之兆，其中就有兩個怪異點。

第一個暗示著大自然怪異的量子性質，麥克斯韋爾方程式和神聖的伽利略相對原理似乎不一致。現在我們知道就連牛頓力學其實也隱含著光速無限的假設，這很糟糕，因為這代表著時空和物質都不存在。

想像一隻穿著溜冰鞋的小馬，它的背上有隻猴子在滑板上前進，假設猴子是帶有電荷的（因為移動的電荷才會產生磁場），所以滑板猴子在溜冰小馬上會產生磁場，這是顯而易見的，我們可以用麥克斯韋爾方程式計算出磁場強度，計算中會用到我們觀察猴子的速度。

但這個速度是多少？伽利略和牛頓的理論表示，猴子速度=小馬溜冰速度+猴子滑板速度，但如果這隻天才小馬也會方程式呢？它觀察猴子移動的速度只有滑板速度，所以計算出了完全不同的磁場！

那麼我們與小馬誰對誰錯呢？

關鍵在於我們到底測量什麼，我們不會直接測量磁場，而是磁場造成的效應，也就是測量力，小馬與我們測量到的力是一致的，電場和磁場之間有一種關乎速度的轉換，兩者齊心協力讓不同坐標系觀察到一致的電磁力，也就是洛倫茲力。

這就代表電磁作用是重要的線索，引領我們探索時空和速度的關係，要怎麼才能解開所有的連結呢？答案就在於某種轉換過程，讓麥克斯韋爾方程式在不同坐標系之間無縫接軌，這種轉換才能正確代表真實世界。這種轉換有點像某種數學魔法棒，只要用它指向你的時空視角或物理法則，就能轉換至不同的坐標系。

伽利略轉換是其中一例，根本上就是在說速度可以相加，而且時間空間與速度無關，這種觀點被牛頓力學所採用，剛剛我們也用它來計算猴子的速度。但是麥克斯韋爾方程式在伽利略轉換之下不可能給出一致的結果，在這種轉換下無法保持不變。

低速情況下的力算出來大致正確，而高速情況下就不一樣了，那麼是麥克斯韋爾錯了嗎？

不是的，這表示伽利略轉換是錯的，支柱牛頓力學的轉換方法是錯誤的，唯一可行的方法叫做洛倫茲轉換（不再詳解，可以百度簡單了解），它比愛因斯坦的相對論更早被提出，但是愛因斯坦發現這種轉換代表時間與空間的連結，也預測了因果傳遞的速限，我們可以學愛因斯坦和洛倫茲用光速恆星來計算推導這個轉換。

首先假裝我們不知道速度可以相加，我們不知道猴子速度是否=小馬溜冰速度+猴子滑板速度。第二，沒有哪個坐標系比較好，在我們的轉換法則之下，物理法則和坐標系的位置，方向，速度都無關。不管小馬在哪裡，它滑的有多快，往哪裡滑都不重要。這點是真的，想想看，地球繞著太陽轉，太陽圍繞銀河系轉，位置，方向和速度不斷改變，但是我們的實驗似乎不受影響。

然後要假設宇宙是個合乎常理的地方，也就是說我們可以在坐標系之間不斷轉換，運用同一種轉換應該要能在小馬和猴子之間的坐標系來去自如，只要代入不同的速度就好，也應該要能來回跳躍於多個坐標系。比如說我們想去猴子坐標系，可以先去小馬的坐標系，然後轉換到猴子坐標系，我們要求的只不過是基本的一致性。

最後用上述的公理加上一點點代數，得到的結果就是洛倫茲轉換，只有它能滿足上述的基本要求，滿足宇宙的相對性，對稱性和一致性，也一定能描述現實宇宙，所以宇宙速限一定存在，為什麼會這樣說？

這個絕對速限（簡稱為C）是定義洛倫茲轉換的唯一參數，透過這個參數，洛倫茲轉換預測了宇宙速限的存在，而伽利略轉換其實就是洛倫茲轉換的特殊情況，也就是當C等於無限。

但就我們之前講到的相對性和對稱性來看，C的確有可能等於無限，但基於一些與光無關的原因，我們知道它不可能是無限！

洛倫茲轉換允許麥克斯韋爾方程式在轉換後的不變性，用它就能夠寫下一條電磁學的普世法則，在所有坐標系通用，這也進一步證明了洛倫茲轉換才是對現實的正確描述，但是其中的C要用一個特定的值才管用，這個值必須是麥克斯韋爾方程式中的一些基本常數組成。如果要讓電磁理論能夠運作，宇宙速限必須是有限的值，就算不考慮光速也是如此。

但神奇的是，算出宇宙速限的常數組合正好描述了電磁波傳遞的速度，也就是光速，C的確等於光速，但它原先是因果傳遞的速度，它代表宇宙中的兩地傳遞訊息的速度上限，嚴格來說，是任何人觀察到兩地傳遞訊息的速度上限，也因此它是任何無質量粒子的最高速限！

所以光，也就是光子，還有重力波和膠子，它們質量都是零，所以都以最高速限運動，質量其實就是運動的阻礙，沒有質量就沒有阻礙，所以無質量的粒子就會以最高速限運動，而質量本身和時空的存在告訴我們宇宙速限是個有限值。

愛因斯坦對於洛倫茲轉換的解讀帶來了狹義相對論，時間膨脹，長度收縮，當然還有質能等價等（E等於MC平方）！

如果沒有宇宙速限，假設C等於無限會發生什麼事呢？

物質便不會存在，因為需要無限多的能量來創造質量，一切只有無質量粒子以無限速度運動，時間膨脹和長度收縮的效應爆炸成無限大，時空本身也不復存在，沒有因果，因為所有地方都能及時的互相溝通，整個宇宙就只有這裡和現在。

所以這樣的世界觀本身就充滿矛盾，而這個悖論也表明了無限的速限是不可能的，因果傳遞的有限速度是宇宙存在的基本條件！