不廢話，先上答案：不知道，就是這樣的，或者說我們的世界就是這樣的！

看完答案，不要著急走開，還有更多的東西。

光速，每秒30萬公里，準(zhǔn)確來講是每秒299792458米（方便起見，以下都以每秒30萬公里來講述）。

如今我們知道，光速是一個(gè)物理常數(shù)，是不變的。其次，嚴(yán)格來講，光速并不是指“光的速度”，它有更深的含義。那么光速為什么是每秒30萬公里呢？這與人類對長度和時(shí)間的定義有關(guān)，具體來講與“米和秒”的定義有關(guān)，在這個(gè)定義下，我們只需要測量光速的大小就行了，測量出來，是多少就是多少。如果我們用不同的概念去定義“米和秒”，光速自然會發(fā)生變化。

但無論怎么變，都不能光速這物理常量的本質(zhì)，只是不同的定義罷了。我想很多人關(guān)心的并不是“光速為什么是每秒30萬公里”，而是“光速為什么不能更大或者更小，比如說每秒31萬公里？”

在我們?nèi)缃駥嚯x和時(shí)間的定義體系下，到底是什么決定了每秒30萬公里這個(gè)速度？

簡單的回答就是一開始我所說的“不知道”，但如果僅僅是這個(gè)答案，顯然違背了科普的初衷，下面來講講“不知道”之外的更多東西，讓我們一起盡可能接近光速的本質(zhì)。

愛因斯坦的狹義相對論有一個(gè)重要前提：光速不變。這里的“光速不變”并不僅僅指“真空中的光速保持每秒30萬公里不變”，更深層的含義是：光速與參照系以及光源的運(yùn)動(dòng)無關(guān)。也就是說，光速是絕對的。

最簡單直白的例子就是，即便你以99%光速的速度追趕一束光，這束光在你眼里的速度仍舊是光速，而不是1%光速！

但是，“光速是絕對的”這種說法其實(shí)也是“相對”的，這里的“相對”就包含著四維時(shí)空的概念。我們可以這么通俗理解：光速的背景是四維時(shí)空，光只是相對四維時(shí)空以光速運(yùn)動(dòng)。

關(guān)于這一點(diǎn)，其實(shí)是不難理解的，因?yàn)閻垡蛩固沟南鄬φ摼褪墙⒃谒木S時(shí)空基礎(chǔ)上的，因此光速不變和光速限制等結(jié)論都是建立在四維時(shí)空基礎(chǔ)上的。

所以，問題更深層的本質(zhì)就是，我們在乎的并不是光速的精確度，而是光速在四維時(shí)空中為什么是一個(gè)恒定不變的常數(shù)，這個(gè)恒定不變的常數(shù)為什么既不能多也不能少。

既然光速的背景是四維時(shí)空，那么光速的大小只能與四維時(shí)空的特性有關(guān)，到底是什么決定了四維時(shí)空的特性呢？

答案是：真空中虛粒子的密度！

正是這種密度決定了真空的磁導(dǎo)率和介電常數(shù)，然后這兩個(gè)常數(shù)綜合起來決定了光速的大小。關(guān)于這一點(diǎn)，其實(shí)在麥克斯韋方程組推導(dǎo)出來的光速在真空中的公式也能看出來，真空中的光速只與真空的磁導(dǎo)率和介電常數(shù)有關(guān)。

而真空中虛粒子的密度是恒定的，不會隨著環(huán)境的改變而發(fā)生變化， 甚至宇宙膨脹也不會引起虛粒子密度的改變，所以說光速是不變的，通過真空的磁導(dǎo)率和介電常數(shù)計(jì)算出來的這個(gè)不變的數(shù)值正好是每秒30萬公里。

宇宙膨脹為何不會影響真空中虛粒子的密度呢？關(guān)于這一點(diǎn)，科學(xué)界并無定律。主流科學(xué)界認(rèn)為，宇宙膨脹背后的元兇其實(shí)就是“不斷衍生出來的虛空”，虛空也就是真空，真空可以“憑空”衍生出來，正是這種衍生導(dǎo)致了宇宙的膨脹。也就是說，衍生出來的真空是“因”，宇宙膨脹是“果”，“果”當(dāng)然不會反過來影響“因”。

關(guān)于物理常量，有必要詳細(xì)講述一下。

如果你高中物理學(xué)的比較好，或者說對物理學(xué)比較感興趣的話，一定會注意到物理學(xué)上其實(shí)有很多常數(shù)，這么多常數(shù)到底是什么意思呢？

簡單講，物理常數(shù)代表著某個(gè)物理對象的一些屬性，這些屬性與代表著我們這個(gè)世界的一些基本的東西。但是如果你非要問物理常數(shù)為什么是那樣一個(gè)數(shù)，就有點(diǎn)“不講理”了，因?yàn)槿魏螁栴}一旦“窮奇所問”，不斷追問下去，最終就一定會走進(jìn)死胡同，甚至?xí)目茖W(xué)上升到哲學(xué)。

比如說，引力常數(shù)，電子質(zhì)量，普朗克常數(shù)等等物理常數(shù)，為什么是那樣的常數(shù)？只能說是科學(xué)家根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果觀察計(jì)算得出來的。但是很顯然，這種答案雖然合理，但很難服眾！

重點(diǎn)來了。相信細(xì)心的人已經(jīng)注意到了，在很多物理常數(shù)當(dāng)中，有一個(gè)非常奇特的常數(shù)：驚喜結(jié)構(gòu)常數(shù)，這個(gè)常數(shù)是沒有單位的，物理學(xué)上把其定義為“無量綱常量”。

我們不用刻意追求這個(gè)常量到底什么意思，只需要明白在眾多常數(shù)當(dāng)中，有三個(gè)是相當(dāng)奇特的：真空中的光速，磁導(dǎo)率和介電常數(shù)。這個(gè)三個(gè)常數(shù)與眾不同的地方在于：三者的“精度”都是“精確”的，其他常數(shù)的“精度”嚴(yán)格來講都是“不精確”的，無法百分之百確定。

顯然，這意味著真空中的光速，磁導(dǎo)率和介電常數(shù)之間存在著某種必然聯(lián)系，這種聯(lián)系剛才已經(jīng)說過了，麥克斯韋方程組推導(dǎo)出來的光速計(jì)算公式，早就告訴了我們答案。

至于麥克斯韋方程組是如何推導(dǎo)出光速的計(jì)算公式，這里就不詳述了，普通吃瓜群眾沒有必要刻意追求這個(gè)，只需要知道就行了。

介電常數(shù)和磁導(dǎo)率決定了真空的特性，而這種特性也決定了光速的具體大小。既然真空的屬性是固有的，那么光速就是我們這個(gè)宇宙的固有屬性，只能是每秒30萬公里，而不能是其他數(shù)值。

這里有必要再次強(qiáng)調(diào)一下剛才所講的。光速并不是指“光的速度”，只是光的速度也正好等于光速罷了。聽起來有點(diǎn)繞嘴，但其實(shí)并沒有前后矛盾。

因?yàn)椴⒉粌H僅只有光的速度是光速，引力波的速度同樣是光速，信息的傳遞速度也是光速，傳遞強(qiáng)相互作用的膠子的速度還是光速。

從量子層面來講，任何沒有靜質(zhì)量的物體的速度都是光速，而任何物體一旦與希格斯玻色子發(fā)生作用，就會獲得質(zhì)量，自然就不可能達(dá)到光速了。

這其實(shí)也說明了一點(diǎn)，所有微觀粒子的本來速度其實(shí)都應(yīng)該是光速，但由于很多微觀粒子會與希格斯玻色子發(fā)生作用，在這個(gè)過程中會發(fā)生減速從而獲得質(zhì)量，所以大多數(shù)微觀粒子的速度達(dá)不到光速，而像光子和膠子這樣的基本粒子不會與希格斯粒子發(fā)生作用，所以只能以光速飛行。

扯得有點(diǎn)遠(yuǎn)了，扯到質(zhì)量的本質(zhì)了，重回正題。

如今我們都知道“真空不空”，真空隨時(shí)會上演“量子漲落”，海森堡提出的不確定性也可以用數(shù)學(xué)語言具體描述量子漲落。

何為“量子漲落”？通俗理解就是，在某個(gè)瞬間，真空中會隨機(jī)衍生出虛粒子對，然后瞬間湮滅消失，只要整個(gè)過程時(shí)間足夠短，就可以一直上演。

量子漲落看起來違反了能量守恒定律，其他不然。能量守恒是描述大尺度下的一種規(guī)律，而量子漲落持續(xù)的時(shí)間非常短，從大尺度上來講，能量仍舊是守恒的。當(dāng)然，我們也不能用宏觀世界的思維去衡量量子世界，按照量子力學(xué)，在足夠短的時(shí)間里，任何事情都可能發(fā)生，而且只要時(shí)間足夠長，一定會發(fā)生。

剛才講了，光的速度是由真空的磁導(dǎo)率和介電常數(shù)決定的，那么這兩個(gè)常數(shù)與量子漲落有什么關(guān)系嗎？

確實(shí)有關(guān)系，剛才講了“真空不空”，真空也擁有最基本的能量，這種能量就是由微弱的量子漲落決定的。

量子漲落會在瞬間衍生出正負(fù)虛粒子對，會在一瞬間產(chǎn)生電磁場，這個(gè)過程產(chǎn)生的影響很可能就是真空磁導(dǎo)率和介電常數(shù)的本質(zhì)所在。

科學(xué)家們早在十年前就利用量子漲落現(xiàn)象，計(jì)算出了光速的數(shù)值。真空中衍生出來的正負(fù)虛粒子對會捕捉穿越的光子，然后重新釋放出來。而虛粒子對攜帶的能量就會影響光子飛行的速度。

單一虛粒子對影響光子的速度當(dāng)然是隨機(jī)的，但真空中絕不可能僅僅衍生出一對虛粒子對。這就意味著，真空中衍生出來的虛粒子對密度決定了光速的大小，這種密度也決定了真空中的磁導(dǎo)率和介電常數(shù)。

最后，肯定還會有人問：真空中為什么會出現(xiàn)量子漲落現(xiàn)象？還是那個(gè)答案：不知道，大自然就是這樣的，或者說我們的世界就是這樣的?？茖W(xué)并不是萬能的，科學(xué)的本質(zhì)也決定了無論人類揭開了多少宇宙奧秘，永遠(yuǎn)會有一個(gè)更大的秘密在前面等著我們！當(dāng)然，你也可以試著用哲學(xué)甚至神學(xué)去理解這個(gè)世界，科學(xué)并不反對這樣做，因?yàn)榭茖W(xué)也只是人們認(rèn)識世界的一種方式而已。

總結(jié)

其實(shí)說到底，光速之所以是每秒30萬公里，原因很簡單，這是我們所在的四維時(shí)空的固有屬性決定的 。你甚至根本不需要了解什么量子漲落，磁導(dǎo)率和介電常數(shù)等物理學(xué)術(shù)語，只需要知道光速是四維時(shí)空的固有屬性就行了。

也就是說，在四維時(shí)空下，光速必須是每秒30萬公里。言外之意，換一種時(shí)空環(huán)境，光速未必就是這個(gè)數(shù)值了。打個(gè)比方，如果存在更高的維度，比如說五維時(shí)空，或許那里的最低速度反而是每秒30萬公里，任何物體都必須以超光速的速度飛行，至于速度能達(dá)到多少，自然就與五維時(shí)空的屬性有關(guān)了。

完！