光的传播速度是多少千米每秒 真空中每秒30万千米(3)

光的传播速度是多少千米每秒

1899年，量子物理学的奠基人马克斯·普朗克检验了h、c、G和物理现实三个维度之间的关系问题，每个被检验的物理量都用数值和维度共同描述。

从这些关系中，普朗克导出了他的自然单位，得出普朗克单位下h、c和G的不同组合，我们能够更深入地了解量子重力和早期的宇宙。

有些常数没有维度量，通常被称作无量纲常数。它们都是单纯的数，比如，质子质量与电子质量的比值——1836.2。

伦敦帝国理工学院的物理学家迈克尔·黛夫认为，只有无量纲常数才是真正基本的常数，因为它们独立于任何测量体系;量纲常数则“只是人们的构想，它的数和值会因为单位的不同而不同”。

或许最有趣的无量纲常数是精细结构常数α。精细结构常数是1916年确定的，当时科学家用量子理论与相对论来解释氢原子光谱中的精细结构。根据这一理论，精细结构常数α表示围绕氢核运动的电子的速度和光速的比值。

今天，在量子电动力学（关于光和物质相互作用的理论）中，α是作用于电子上的电磁力强度，起着重要的作用。电磁力、引力、强核力和弱核力诠释了宇宙的工作机制。

但到目前为止，仍然没有人能够解释α这个常数值，因为它既没有明显的前因作为参考，也缺乏有意义的关系线索。

正如诺贝尔奖获得者物理学家理查德·费因曼所说：“这个数字自发现以来一直是个谜……它是物理学中的一个谜：一个魔数来到我们身边，可是没人能理解它。你也许会说是‘上帝之手’写下了这个数字，而‘我们不知道他是怎样下的笔’。 ”

不管它是出自“上帝之手”，还是来自一些形成常数的真正基础的物理变化过程，它身上明显的随意性让物理学家抓狂。为什么是这些数？难道就没有发生过变化？

一个解决这种令人烦恼的意外的办法就是直面问题。这让我们想起了人择原理。人择原理是一种哲学观点，认为人类在自然界观察到的一切是人类存在的缘故。

简言之，我们之所以发现这样的常数，是因为如果它们非常不同，我们就不会发现。α值的一点细微变化都将改变宇宙。

例如，如果恒星演化过程中没有产生碳，那么碳基生命便不可能存在。人们就是基于这样的考虑将α值限定为1/170至1/80，因为如果超出这个数值范围，我们将不复存在。

但这些争议并不排除存在常数值不同的其他宇宙空间的可能性。尽管那些宇宙空间也许并不适合人类居住，但想象一下我们能够看到些什么，也是值得的。

令人称奇的是，我们的这些宇宙定律都是紧密相关的。

比如，如果光速c再快点呢？对我们来说，光的传播速度非常快，没有什么能超越光速。但是光在远程传播中总能造成巨大的时间差。太空那么大，星光在到达我们之前也许已跋涉了亿万年。

人类航天器的速度比光速要慢得多，这意味着我们永远无法将宇航员送到这些星球上去。不过往好处想，时距让望远镜变成了时光机，我们可以通过望远镜遥望亿万年前的星系。

假如光速c再快10倍，很多事情都会改变。地球上的通信问题将有所改善;远程无线电信号的时距会减少;美国航空航天局可以更好地遥控无人飞船和星际探测器。但另一方面，加快的光速会扰乱我们回看宇宙历史的能力。

那么假想一下时光放缓。我们可以看着它慵懒地从灯盏中悄然而出，慢慢地洒满整个房间。尽管这对我们的日常生活没有太大的用处，但有一个好处是，望远镜可以将我们带回宇宙大爆炸时期。

（某种程度上，慢光已经在实验室里成功实现。1999年，研究人员将激光的速度降到了自行车的速度。之后，通过让光穿过超冷原子气体，一度将光速逼停。）

这么想想也很有趣。或许在不远的宇宙中，这些假想状况就真实地存在着。但是有一点令人称奇，那就是我们的这些宇宙定律都是紧密相关的。

勒克斯指出，将光速c与量子真空结合研究，会明显地发现量子涨落“巧妙地嵌在”经典电磁学中，尽管电磁理论的提出比量子领域的发现早35年。这种关联也恰好是量子效应影响整个宇宙的一个绝好实例。

如果存在多个宇宙，应用不同的常数值，根据不同的宇宙定律层层展开，人择原理或许足以解释我们眼中的宇宙的种种特性。某种意义上，这可能仅仅是一种运气。但我不能确定，凭此是否就能成功地揭开事物的面纱。

也许多元宇宙的不同部分必须遵从它们自己的规律，以特殊的方式互相关联;反过来，也可以想象一下那些宇宙互相关联的种种不同方式。

为什么多元宇宙是这样的而不是那样的？要想让聪明的人类习惯事物的任意性似乎不太可能。

我们又走近了那个关于“存在”和“虚无”的古老的哲学谜题，这个谜目前也许没有任何智慧之光可以参透。

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