光速为什么是宇宙中最大的速度?
最近,有网友在微信上对我说:
“张祥前,我是你的忠实粉丝,我以前在新浪博客上看到你对光速不变的解释,我本人对光速不变感到很好奇,光速有许多很奇怪的问题,不光是光速不变让人感到迷惑不解,比如,光速为什么是宇宙中最大的速度,外星人是怎么看这个问题的?现在在网上找不到你对光速不变解释的文章了,你能不能给我解释一下,最好不用数学公式,用通俗的语言解释一下。
谢谢!”
外星人认为:宇宙中任何物体【包括我们人的身体】周围空间以物体为中心,以光速c向四周均匀的发散运动,而光子是静止于空间中被空间这种运动带着向外跑的,空间这种运动给观察者的感觉就是时间。
光速运动空间的位移量= 时间的量。
我们观察者把光速运动空间叫了另一个名字——时间。
时间实际上和光速运动空间是同一个东西,是我们叫出了两个名字。为什么叫了两个名字?主要原因是人类从自己的感觉来认识时间的,还不能够深入地认识到,时间就是光速运动的空间产生的,不能把时间和光速运动空间联系在一起。
光速不变还可以这样理解:
光速c = r/t是一个分式,从数学中我们知道,分式由分子和分母组成。
光速中的分子——空间位移r和光速中的分母——时间t其实是同一个东西,是我们人为的把一个东西叫成两个名字。
比如:张飞,又名张翼德,虽然是两个名字,但是,指的是同一个人。
所以,光速的分子——空间位移r如果有什么变化【比如光源的运动引起r的变化】,光速的分母——时间t一定会同步变化【理由:r和t本来就是同一个现象】,这样导致光速的数值c = r / t始终不变,这个就是光速不变的原因。
比如说,我们看到张飞胖了,体重增加了5斤,我们马上就可以断定,张翼德体重肯定增加5斤,因为两个名字指的是同一个人。
张飞和张翼德的体重在增加,但是,张飞的体重和张翼德的体重的比值始终不变。当光源相对于我们以速度v运动的时候,引起了光速的分子——空间位移r的变化,一定会引起光速的分母——时间t同步变化。
因为光速的分子——空间位移r和光速的分母——时间t本质上是同一个东西,是我们人叫成两个名字,就如同张飞和张翼德。
从以上可以推理出,光源相对于我们观察者无论是匀速还是加速运动,光速的分子和分母一定同步变化,这样导致光速始终不变。这个表明广义相对论基本正确,因为广义相对论基础之一,是两个相互加速运动观察者测量同一束光的光速是一样的。
光速为什么是宇宙最大的速度?
我们抛开相对论的解释,讲一讲外星人对这个问题的看法。
他们认为宇宙万物的运动,都是空间本身运动造成的。
那么,空间本身为什么要运动,他们给出的解释是这样的:
物理学是我们对几何世界【由物体和空间构成】的描述,所以,任意一个物理现象,我们总可以找到相对应的一个几何状态。
在物理学中我们描述的运动状态,和几何中的垂直状态是相对应的。
如果没有我们人去描述,运动状态其实就是几何中的垂直状态。
相对于我们观察者,宇宙中任何一个物体,其周围空间中任意一个空间点,最多可以作三条相互垂直的直线,这个叫空间的三维垂直状态。
处在这个状态中的任意一个空间点,相对于我们观测者一定要运动,并且不断变化的运动方向和走过的轨迹又可以重新构成一个垂直状态。
以上可以叫垂直原理。
物理学中的运动状态从几何的角度看就是垂直状态,是同一个现象我们观测者从不同的角度【就是从物理角度和从几何角度】看,出现不同的结果。

我们设想某一个时刻,观察者甲静止在二维直角坐标系x’和y’中。
观察者乙静止在二维坐标系x和y中。
后来,乙相对于甲沿x轴以速度v匀速直线运动,按照垂直原理,乙认为x’轴偏离x轴一个角度θ,y’轴也偏离y轴一个角度θ。
当运动速度v达到光速,θ达到了90度。
也就是说,光速运动消灭了一个维度,又可以重新构建一个维度。
当物体以光速运动的时候,沿运动方向一维空间长度缩短为零,从三维空间转变为二维空间。
现在设想一个外星人飞船,以光速向我们驶来,一个外星人从飞船尾部走向飞船头部,在我们看来,是不需要时间的,光速运动导致了不需要时间的运动存在——超光速是不是意味着比不需要时间更快的运动——显然没有。
不过,我们需要注意的是,这里的光速是相对于我们观察者的光速始终是每秒30万公里,比如,两个外星人飞船,以光速相对飞行,他们之间的速度在我们地球人看来就是两倍光速。
关于光速,还有很多内容,比如,外星人把光速扩展到矢量上,认为矢量光速方向可以变化,模是标量光速,模不变。

作者简介:
张祥前,安徽庐江县一个农民,初中水平,在1985年夏天去一个高度发达的外星球旅行了一个月时间,不但了解了他们的日常生活情况,还了解了他们许多超前的科学技术,以及与宇宙核心秘密有关的方程。 代表作:《果克星球奇遇》(新版)、《统一场论6版》。