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光的真空速度是为何是一个固定的数值？是什么

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对我们来说光速是有限的，因为我们只能观测到光。也许，有些以我们目前技术无法观测感知到事物，是真正的超距作用也未可知。而光速无限大的世界也总有些质量大的物体以有限的速度运作，那个世界的人正好拿这个慢速物体做了台计算机。

我们的宇宙光速有限，那这个宇宙中造出的计算机自然会受到相应限制，才会产生计算时间间隔之类的问题。这就循环论证了。合理的思路应该是，从光速无限的条件出发，考虑该条件下计算机的性质，然后推出计算具有最小时间间隔这类的结论。这样才能说光速有限是因为计算机模拟的原因，而不是因为“其本身就是有限的”。可是假想一个光速无限的宇宙有些困难，我们许多物理规律都不适用了。比如E=mc^2，那要么所有物质都具有无穷能量，要么不存在质量不为零的物质。这样电子的性质都成问题，假设这样一个宇宙中存在和我们类似的计算机，似乎没有什么道理…

考虑一个粒子以下图所示的速度运动，这个速度与地球方向的夹角

其实这个思路的出发点是三体问题不存在解析解，数值解必然有迭代步长，反映到运动上就是时间最小单位dt。这个和光速本身是否有限没有必然的联系，只是在数值法解微分方程这样一个特定的数学问题里，必须要引入dt。计算机的组成虽然说是必须符合物理规律的，但抽象的计算机，比如普适图灵机，是不依赖物理的，只是单纯的数字逻辑。

光速无限的情况下，也许逻辑单元运算可以瞬间完成，这样，一个体系设置任意小的dt都能瞬间完成任意多的逻辑运算。如果存在这样一个世界，那样这种世界可能就不存在所谓时间先后，所有事件都在一瞬间里面发生，就像列出二次函数的同时，它每一个值都已经确定了一样。只是我们人类在这个光速有限的宇宙里，去求函数值需要消耗时间和计算资源而已。当然，我们三维空间的人类去想象一种超越时间的生命或者智慧生物，肯定有我们的局限性。在欧氏空间下，勾股定理是成立的。我们生活的地方，引力效应相对较小，可以看做是欧氏空间，所以我们首先研究的是欧氏空间下的几何学（包括勾股定理），然后随着数学理论的扩展，才陆续提出了非欧几何，这是非常自然的发展过程。

设想一下，如果在宇宙中某个引力梯度很大的地方出现了智能生物，由于他们所处的环境并不满足欧氏空间，那么他们在这样的条件下首先发展的几何学肯定就不是欧氏几何，他们所发现的“勾股定理”（姑且这么称呼）可能形式上就和我们有所差异。注意，这并不是说在他们那里，我们的欧氏几何理论就不成立。数学不是实验科学，而是形而上的，因而在给定公理体系下的数学理论是普适的。也许随着文明的发展，他们也会扩展自己的数学理论，提出欧氏几何，发现了欧氏几何下的勾股定理，并惊叹于这种公理体系下结论的完美。然而，欧氏几何的结论（包括我们的勾股定理）可能非常违背他们的空间直觉，正如非欧几何与我们的空间直觉格格不入一样。

机械波的相速度也可以轻易的超过光速，考虑图上这个例子。

自由空间的光速是恒定的，这是现代物理学的基石。然而，光束的横向尺寸是有限的，这就导致了它们的波控器的改变，从而改变了它们的相位和群速度。我们通过测量单个光子到达时间的变化来研究单个光子的群速度，这种变化是由改变光束的横向空间结构引起的。利用时间相关光子对，我们给出了Bessel光束和聚焦高斯光束中光子群速度的减小。在这两种情况下，延迟数微米以上的传播距离为1米。我们的工作强调，即使在自由空间，光速的不变性也只适用于平面波。

目前绝大大多数实验并没有讨论光子组成的光子群的方式和结构问题，而以武断地方式认为光子群仅仅是简单的光子的堆砌体，而不是什么紧密的统一体，光子束和光子有本质的不同在于光子并非以独立个体的形式存在，而是以流动的分离状态存在，我们所见的光线中光子在光束的位置是变化的，而且是有规律的变化，是螺旋行进的。

自由空间所谓光速恒定有几个“陷阱”：1：认为光子是永恒的独立个体，不和外界进行物质交换；2认为自由空间，比如说是所谓真空，是无物的；3，认为光子束是一个稳定或者说是固定结构；

文章来源：《真空科学与技术学报》网址: http://www.zkkxyjsxb.cn/zonghexinwen/2021/0511/777.html

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