为何光速是宇宙中速度的上限
古希腊神话中有一个叫阿喀琉斯的英雄，他擅长奔跑，不过，古希腊的哲学家却说，这个英雄连乌龟都追不上。哲学家的诡辩是这样的，说，当阿喀琉斯追乌龟追到一半的时候，乌龟自己也爬出去自己的节奏的一半，阿喀琉斯继续追出去距离的一半，乌龟又爬出去自己的一半，这么无限分割下去，最终阿喀琉斯无论跑得多快，都不可能追得上乌龟。
关于这个阿喀琉斯追乌龟的悖论，网上有一大堆跟微积分有关的分析，问题是……微积分可能也有问题，因为微积分认为空间是连续的，事实上呢？空间并不是连续的，而是离散的，这就是为什么量子力学叫量子，能量是一份一份的，并且有一个最小能量的值。跟能量的最小值对应的，空间也有一个尺度的最小值，称为“普朗克尺度”，我们可以把空间看作是按照普朗克尺度来排列的一个三维矩阵。
诶，这个时候，我们再来用量子力学的思维来考察一下追乌龟悖论，发现乌龟这下跑不了了，因为空间不能无限制分割，跑到一定的程度，乌龟的脚下只剩下一站路，就是一个普朗克尺度的距离，然后就被阿喀琉斯给追上了。
说完了这个有趣的故事，我们再来审视一下本期要讨论的重点，光子的飞行，不论是什么样的速度，你必须跨越普朗克尺度的距离，这是物理的底层规律，无法逾越的，正因为如此，所以我们把跨越普朗克尺度的时间，称之为“瞬间”。这个所谓的“瞬间”，对于任何物体都是一样的，无论是阿喀琉斯、乌龟，还是光子，都是一瞬间，在这个尺度上，宇宙中的任何物质都以同样的速度跨越。如果所有的运动跨越了普朗克尺度之后什么都不发生，而是全须全尾地赶往下一个普朗克尺度的节点，那么这个宇宙的速度上限就不是光速了，而是瞬间，所以，在最小节点的节点上，必定会发生一些什么。
光子是在真空中飞行，然而，真空并不空，最先发现这种情况的科学家是狄拉克，所以真空又被称为狄拉克之海，这里充满了各种各样的粒子和虚粒子，它们总是成对儿地出现，往往互相抵消了，以至于很难被观测到，所以总体来看真空还是空荡荡的。真空的能量涨落有具体的数值被称为“真空零点能”，真空零点能的理论值非常巨大，不过真实的天文观测值很小，只有每立方厘米2乘以10的-17次方焦耳。理论值的矛盾我们暂且放在一边，就这一点点能量，就足以影响速度了。
所有的能量都是有方向的，而正前方的能量跟入射光子的能量方向相同的概率，基本为零，所以，真空零点能的存在，绝大多数情况下，是影响光子的速度的，一旦光子遇到真空能，就会停顿一下，整个路线上的量子涨落的能量，就决定了光子前进的速度。
光子具体被扰动的方式，跟真空中偶然出现的电子有关，光子和电子的相互作用大家都知道，只要碰到电子，那就可能把光子吸收，而电子本身就从更低的能态跃迁到更高的能态，甚至没有碰到电子，光子也有可能从真空中提取出一个电子，因为根据狄拉克对真空的认识，整个宇宙都被电子填满了，只不过平时处于量子场的基态，只要有光子路过，就可能让电子从基态变成激发态，凭空产生出电子来。
光子的能量要非常高，才容易观察到从真空中提取电子的现象，不过，这个逆过程就比较容易观察，就是真空对电子运动轨迹的影响。大家知道，氢原子是非常简单的系统，氢原子核非常小，以至于整个氢原子中的电子就像在真空中漫游，对电子的能量进行检测，就会发现能量有时候大，有时候小，这种现象被物理学家证实了，被称为“兰姆位移”。
光子并不容易被真空吸收，不过，看不见并不等于它不存在，而这个看不见的能量，就是光子前进的阻力。这种阻力并不仅仅对光子起作用，其实，所有光速前进的东西，都受到真空阻力的作用，还有两样东西是：中微子和引力波。
光子在前进中受到量子涨落的电磁相互作用的阻碍，而中微子受到的是弱相互作用的阻碍，引力波则受到任何有质量粒子的阻碍，这三者的速度是一模一样的。天文学家已经观察到数以亿计光年之外的黑洞合并，引力波、伽马射线暴和中微子到达地球的时间是同时的，这么远，速度还是一样，这种不可思议的巧合，足以让科学家认定，宇宙间的所有四种相互作用都是统一的，而把它们联系在一起的，最显著的就是宇宙速度的上限——光速。
你可能听说过一句话，说有质量的物体不可能达到光速，这句话显然过时了，因为中微子就有质量，但因为中微子是中性的，可以轻松穿越一光年厚度的铅板而不发生任何变化，可惜中微子也不能为所欲为，真空涨落产生的弱相互作用，一样制约着中微子的速度，让它从“瞬间”坍缩成为光速。
任何有电荷的物质都不可能达到光速，这倒是真的，如果你想制造一艘光速飞船，唯一的办法就是用中子做材料，去中子星挖矿吧。
总结一下，光速上限是由真空的能量的基态所决定的，不管是光子、中微子还是引力波，穿过真空的时候都会情不自禁地被量子涨落阻碍，阻碍的细节其实就是质量和能量之间的转换，光子可以跟电子转换，中微子通过弱相互作用转换，引力波直接影响空间本身，不过，质能转换的效率在整个宇宙都是一样的，也就是说，把我们所说的三种相互作用的质能切分到最小的能量单位的效率是一样的，所以作为相互作用传递的三种媒介，拥有百分百相同的速度。至于宇宙中的第四种相互作用，因为传递的介质是胶子，本身拥有很大的质量，作用的距离只限于原子核尺度，所以考虑胶子的速度没什么意义。
最近耶鲁大学观察到量子跃迁之前会有征兆，表明量子跃迁是需要时间的，这个时间很短，但是仍然可以衡量，这意味着量子跃迁可以被预测，也有可能被阻止，这短暂的微小时间，也许就是三种光速媒介传播速度的奥义所在，在将来，科学家可能通过统一的质能转换效率来实现大统一理论，真希望爱因斯坦能看到这个节目，受到启发，然后凭借他老人家的本事实现大统一理论。