宇宙从哪里来

伤我心太深

宇宙从哪里来？转载自：李淼的博客

连载前言：

2013年夏天，我在北京某个饭店见到了王小山，那时他戒了烟，不仅戒了烟，连酒都戒了，人瘦了很多也帅了很多。尽管如此，我们还喝了一点啤酒，在酒精的作用下，我糊里糊涂地答应了他的邀请，为磨铁写一本关于宇宙的书。（据说现在王小山又胖回来了，我却瘦了很多。）

当时拟定的书名是很路人脸的《宇宙的一生》。我也没有认真去想书名，就和磨铁签了一个合同，合同大意是，我写一本十二万到十五万字的关于宇宙从哪里来、宇宙到哪里去的书，书尽量通俗，并且在半年内完工。而且我还对编辑以及项目经理许诺这本书的风格将是《万物简史》以及王小波杂文风格的结合，因为我隐隐觉得如果期许这本书成为畅销书，必须在风格上做文章。

《万物简史》的风格是十分通俗，王小波杂文的风格是通俗以及接地气另外还幽默。

要同时呈现这两种风格当然不容易。

首先是时间紧，半年完成一本科普畅销书，这不是开玩笑吧？事实证明，我确实写了半年，但仅仅完成全书的一半，而且干脆搁浅不写了！只能完成一半的原因有很多，主要原因是，我在广州成了忙人，压力太大了；另外，我对风格完成度不满意。

现在，离我搁笔已有十个月，王小山早就离开了磨铁，也许彻底忘记了这份合同，我的项目经理虽然还在磨铁，已经转到另一个部门。他们对这本书不再抱有希望，我反而觉得精力回来了，要重新操刀，完成这本书。

现在，将“宇宙的一生”改为“宇宙从哪里来”，似乎很能吸引读者。

在微博连载的目的是为了让读者的阅读成为我继续写作的动力。

谢谢大家。

第一章 如果光速只有一半（1）

科学家最喜欢问如果，或者不如说我们人类最喜欢问如果。如果问得多了，一个普通人类就成了科学家了。

世界上最离奇的事情是人类爱问如果，比这件事情更离奇的事情是居然几乎所有的“如果”都有答案。换句话说，宇宙和出生在宇宙中的人类仿佛是一个阴谋的产物，这个阴谋设计得非常周全，具备以下几个特点。一. 能够发问的人类不仅可以在宇宙中出现；二. 而且宇宙的运行一点也不紊乱，所以人类的问题几乎都有解答；三.不但有解答，宇宙的运行方式使得人类能够获得这些解答。

如果你没有问过如果，并试图自己去寻找答案，你可能不会觉得以上一二三点值得你惊奇，并且它们是一个巨大阴谋的产物。现在，既然你打开了这本书，那么就耐心地读完第一章，我们在第一章中先问几个如果，看看你能不能在读完第一章之后觉得以上一二三点确实是个问题，确实是一个巨大阴谋的产物。

总的说来，整个宇宙是一个大阴谋，科学家已经找到了几乎所有答案，很快就要揭开这个大阴谋的秘密了。现在，如果你坐在桌前，请坐好姿势阅读这本书，如果你躺在沙发上，也请找到一个舒适的躺法，可以让你顺利地读完关于“如果光速只有一半”这一章。

光速虽然是一个巨大的数字，却是有限的。光速有限使得我们基本上不可能用一个照相机拍出世界某个局部在某个瞬间的定格。例如，现在你读到的这些字距离你有0.5米，因为光速是每秒30万公里，这些字发出来的光（更准确地说这这些字周边的白底发出的白光）大约是1.7纳秒之前发出来的。中秋节你和你的小甜甜看月亮，彼时你们看到的月亮是一秒前的形象。再比方说，因为太阳在1.5亿公里之外，你看到的太阳是8分19秒前的太阳。

如果光速只有一半。你是一位听说过爱因斯坦质能等价关系的人，你知道那个著名的公式能量等于质量乘以光速的平方。你立刻跳起来告诉我，完了，太阳辐射的能量只有原来的四分之一，地球立刻进入比火星温度还低的没有尽头的冬天，也就是说地球的气温会降到至少零下60度。

如果光速只有一半。如果你学过一点光学，你也会跳起来说，完了，所有五光十色的景色我们看不见了，因为光的波长都会缩短一半，人眼能够看到最长波长的红色跑到紫外那一端去了，人眼看到最短波长的紫色跑到最短的紫外那边去了。我们会不会变成盲人？

如果光速只有一半。如果你学过一点天文学，你会说，我们看到最暗的星将会看不到了，因为它们变得更暗了，具体地说暗了一等半。天文学家用最先进的望远镜可以看到非常遥远的星系，现在可能看得不那么远了，数目也会下降到只有原来的八分之一。

这些变化可以一直罗列下去。如果光速真的只有原来的一半，这些变化果真会发生吗？这可不是一个简单的问题。为了回答这个问题，让我们假设你是一个光子，看看你会看到什么变化。

好吧，现在让我们假设你是一个光子，就是组成光束的无数个粒子中的一个。假如你是一个光子，你对世界的体验将是空前的。首先，你是跑得最快的物体，无论是与有机世界的任何动物比，还是与无机世界的任何人造交通工具还是自然界中的任何事物比。最快的火车时速大约是每小时360公里，绕地球一圈大约需要4天又15个小时。如果你是最快的民用飞机呢？在超音速客机已经成为历史的情况下，你也需要40小时才能绕地球一圈。如果你是光子，你在一秒中时间内已经绕了地球七圈半！

没有任何东西的速度可以超过你，这是爱因斯坦在一个多世纪之前就发现的，后来不断地被物理学家证实。2011年9月，一组以意大利人为主的物理学家发现中微子超了光速，仅仅超过了四万分之一倍，引起世人和科学家的广泛关注。结果呢？不到半年之后，他们惭愧地发现，原来连接GPS接收器和电脑的光纤插松了，导致将中微子从欧洲核子中心飞到格兰萨索山洞的时间计少了一点点，这一点点只有60纳秒。将这60纳秒找补回来，中微子跑完全程的时间和光一样。所以，到目前为止，光子在速度上仍然是不可战胜的。

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在爱因斯坦假设光速最快之后过了110年，光子一再巩固它们不可替代的地位。

不论在基础物理学，还是在应用物理学中，光子都是绝对的主角。它有点像厨房里的盐在烹调中的地位，最不起眼，却最不可或缺。

这让我想起一件有意思的事情。大约2014年，微博上几个老男人睡不着觉肚子又饿，就用意淫来打发时间。其中一个回忆印象中的宁夏羊肉，他说，当时的羊肉是放在白水里煮的，出锅了抓一把宁夏盐撒在上面，大咬一口，好吃得差点将舌头也吞了。后来再也没有吃到那么好吃的羊肉了，无他，厨房没有那一把盐。我就说了，不是你没有那一把盐，是你没有当时的挨饿状态了。

光子在物理学中就是那一把盐，不可或缺。现在的电子耦合原件可以让望远镜一个一个地数光子，这样就可以探测到最弱的天体，这是普通天文爱好者过去做梦也想不到的。

据说，人眼也敏感到一定程度，可以感受5个到9个光子。量子光学是现代最有前途的学科之一，但量子光学毕竟不是本书的内容，我们就此一带而过。

事实上，大量的光子在为我们带来光明之外还为我们带来了能量，可以说，地球上几乎所有的能量都来自太阳。而太阳基本上只通过光子将能量传到地球，这个总能量大到不可思议的程度。让我们做如下的比较。地球上的人类目前每年耗能大约是6650亿亿焦耳，相当于410个大亚湾核电站的发电量，230个世界最大核电站福岛核电站的发电量。那么，太阳每时每刻输送到地球的能量有多大？这个能量接近人类目前耗能的六万倍，相当于两千多万个大亚湾核电站。当然，大量的太阳能被大气层以及海洋与大地吸收了。可以想象，人类利用太阳能的事业还远远没有开始。

太阳每时每刻将无数光子无私地输送给地球，使得地球成为一个生机勃勃的星球。现在，假想你是太阳送到地球的光子之一，那么，你要花上大约8分19秒的时间才能飞到地球，可见太阳距离我们有多么遥远。想想看，你在一秒之内可以绕地球七圈半，但从太阳到地球却要花上大约一个课间休息的时间。具体地说，太阳到地球的平均距离大约是1.5亿公里。这个距离我们在以后还会经常碰到它，在很早以前就被天文学家用于丈量天体到我们的距离，1976年国际天文学会定义它为149,597,870公里。

光速到底有多大？1983年，国际计量大会决定光速严格等于每秒299,792,458米，换言之，它与我们熟悉的每秒30万公里只差了千分之一不到一些。在位于法国城市塞夫尔的国际计量局中，从1889年起躺着一根铂铱合金棒，这是国际计量大会在第一届会议制定的米的标准。1983年国际计量大会决定的光速真的是和那根铂铱合金棒对比得出来的吗？或者说，我们真的能将光速测准到米的级别吗？其实不是。到了1983年，我们已经能够将时间的测量精确到每天只有1纳秒的误差，国际计量大会决定，既然光速不仅是最快的速度同时还是不变的速度，那就“任意”地将光速定在每秒299,792,458米，这样一米就是光在1/299,792,458秒中跑动的距离。

             （国际计量局中的米原器）

这样定义距离的好处是，时间能测得多准，距离就测得多准。我们能将时间测量精确到每天一纳秒，因为每天有近十万秒，一纳秒是十亿分之一秒，时间测量的相对误差就达到百万亿分之一，那么根据光速定义出来的距离测量的相对误差也是百万亿分之一。这是什么概念？这是将一米的测量精确到万亿分之一厘米，只有一个氢原子的万分之一的大小！在这种精度之下，国际计量局里的那根铂铱合金棒只能当历史文物看了。

                         （原子钟长这样）

在很多实际应用中，你不必死记国际计量大会给你规定的数字，每秒30万公里的光速足够用了，至少精确到千分之一。还记得我们前面谈到你从太阳跑到地球的事情吗？你花了8分又19秒跑到了地球。你为天空带来颜色，即正常的蓝色，如果遇到污染，你可能不幸地被吸收或反射了。你还为大海带来颜色，为地球上的一切带来颜色，尤其是美丽的花朵。当然，你最重要的功能是为地球带来能量。你驱动大气对流，海洋对流，水在大地和大气中循环，然后是河流流动……你掀起台风，同时为寒冷地带的人带来一点点热量。

作为光子，你是速度冠军，你还为地球带来生机，毫不夸张地说，你是上帝派来的天使。我们前面只是谈到你的速度体验，其实，你还会有更加奇妙的体验，这是可怜的地球人至今还不敢梦想的。和地球人坐在火车或飞机上不同，你看不到两边的物体，事实上，你两边的物体看起来都集中到前方去了，这是相对论效应。而且，前方只有一个非常非常亮的亮点，这是多普勒效应，就像你坐在火车上听到前方的汽笛声会变得更加尖锐。

假如你开始时的速度低于光速，然后慢慢加速，你将看到什么？你会看到两边物体的颜色从红色向蓝色移动，两边的建筑物向路中间弯曲，右边的建筑慢慢亮出背后的结构，向左转动，左边的建筑也慢慢亮出背后的结构，向右边转动。假定你的正前方有一个建筑，看起来它将里面的东西向外面翻出。如果以最快的速度运动你的体验就是这么不可思议。

如果，因为某种原因，光速被降低到原来的一半，也就是每秒15万公里，我们的世界将发生什么？

如果要一位物理学家坦率地告诉你真相，他需要一定的时间去考察光速改变将为我们带来什么样的物理学基础的改变，这涉及到光的理论，电磁理论，甚至原子理论，还涉及到高深的原子核物理，高能物理，等等。在我们谈及这一切之前，让我们仅仅满足于光速的改变为我们带来的最基本的改变，忘记量子力学，忘记那些基本粒子们。

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我们假设了在光速改变的前提下，某种神一样的力量使得原子物理和原子核物理没有改变。不改变原子物理对于我们非常重要，因为地球上的物质的一切特性都是基于原子物理的。同样，后面我们会看到，原子核物理也不能改变，否则太阳辐射的能量会改变，这可是地球的动力之源。

最后的最后，万一原子物理改变了，我们谈论光速改变其实失去了意义。例如，原子物理的改变会使得躺在国际计量局的那根铂铱合金棒变短了或变长了。如果是变短了，例如短了一半，米也就短了一半，相比之下，光速其实就没有改变。为什么？打个比方，假如你原来的速度在一分钟内可以走过两个电线杆子，后来因为生理变化的原因你的速度降低了，一分钟内只能走过一个电线杆子——速度降低到原来的一半。现在，假使电线杆之间的距离也缩短了一半，原来的一个电线杆子就变成可以放两个电线杆子了，那么你在一分钟内还是走过两个电线杆子。用电线杆子来计量你的速度，前后速度并没有改变。同样，将标准米缩短一半，本来下降的光速也没有改变。

以上说的是，一切带有单位的东西都是相对成立的，没有绝对的量度。物理学家都明白这个道理，小孩也明白这个道理，他三岁时觉得狗狗是庞然大物，三十岁时就不觉得了。两个带有同样单位的东西的比例当然没有单位，没有单位的东西的变化才是真正的变化。我们知道，圆的周长比直径是著名的π，如果哪天π变了，我们就知道世界的几何定理变了。同样，光速与其他速度的比例变了才是真的变了。

因此，让我们假定世间的多数事情没有变化，只是光速改变了。你想知道，这个世界对你来说变成了什么世界？当然，第一件你将注意到的事情，本来在一秒之内你可以环绕地球七圈半，现在你跑不到四圈了；另外，你需要花将近17分钟的时间从太阳抵达地球。但这是最简单的变化，并不让你感到多么惊奇。

普通人呢？也许会觉得一切都没有改变，毕竟光每秒跑30万公里还是15万公里对我们来说都是太快了，不可思议的快，能有什么差别呢？在你表示不屑或者摇摇头走开之前，且慢，让我们先用相对论只是考察一下光速降低一半是否会为我们的生活带来巨大的改变。

1905年，作为一位年轻的专利局三级技术员，爱因斯坦已经在伯尔尼工作了四年了。四年是一段不短的时间，爱因斯坦不仅成为一个称职的电子器件专利评估员，还在第二年结了婚，第三年生了他的长子。第四年是最为奇迹的一年，他终于想清楚了好几件事情，每一件都值得任何其他物理学家骄傲一辈子。在所有这些事情中间，最出名的叫做相对论。严格说来，那时爱因斯坦也不知道有这么一个名字，他将他的理论称为电动力学，后来我们知道，这是一个关于时间和空间的理论，关于光速是最大速度的理论。这个理论是20世纪现代科学的第一次革命。

同一年，在另一篇只有四页的论文中，爱因斯坦用理论证明了任何质量都等价于一定的能量，这就是人们熟知的质能等价关系。一个质量m里头到底含有多少能量？爱因斯坦告诉我们，能量等于质量乘以光速的平方。在爱因斯坦改变我们的时空观之后，他又给我们带来巨大的正能量。让我们看看这个公式有多么神奇。考虑地球上的一滴水，这滴水大约不到5毫米大小，重量只有50毫克左右。现在，让我们用爱因斯坦不朽的公式计算一下这滴水蕴含的能量，高达4万5千亿焦耳！大亚湾核电站一年的发电量大约是16亿亿焦耳，一天的发电量不到这滴水蕴含能量的一百倍。当然，核电站一般是利用核裂变来产生能量的，而不是将物质的质量直接转变成能量。否则，大亚湾每天只需要一百滴水，也就是5克水就够了，这点水还不够你湿一下舌头的。再看人类目前全年的耗电量，前面说过需要410个大亚湾，也就是说需要将两公斤的水全部转化成能量就行了。

（三级技术员爱因斯坦）

接下来我们就得考虑太阳的能源了。太阳每时每刻都在将质量转化为能量，但转化的方式也不很直接，而是通过核聚变将原子核中的能量释放出来。最简单的核聚变是四个氢通过一些核反应过程结合成一个氦，氦的质量比四个氢的质量小了千分之七，根据爱因斯坦的理论，这千分之七的质量一定转化成能量了。真相是，这些能量被光子和中微子携带，其中大约三分之二的能量被光子所带走。我们可以计算一下，一克氢的质量有千分之七转化为能量，其中三分之二是光子带走了，也就是相当于4.5毫克的能量变成了光，这可是四千亿焦耳的能量。

（太阳燃烧的能量三分之二被光带走，另外三分之一被中微子带走，这是用来探测中微子的日本神冈实验，你看到的都是光电倍增管）

我们前面已经提醒读者，在这一章中我们不打算考虑光速改变带来的亚原子物理的改变，也就是说，假如氦的结合能在光速变小的情况下并不改变，也就不会改变聚变释放的能量，因为释放出来的能量就是结合能损失的能量。因此，当光速降低到一半时，太阳释放的能量不会改变。可是，能量来源于质量的改变，氦释放了同样多的能量，但光速却变小了，是原来的一半，根据质能关系，太阳损失的质量变成了原来的四倍！本来，氦比四个氢轻了千分之七，现在，氦比四个氢轻了接近百分之三。

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让我们看看，现实中太阳因为辐射每年损失的质量很惊人，高达20亿亿公斤，但这和太阳的总质量无法比，太阳质量比每天损失的质量要整整大出13个量级，如果我们想仅仅通过核聚变将太阳的质量消耗完，需要的时间比宇宙年龄还要长一千倍（宇宙年龄现在的估计值是138亿年）。其实，等不到大部分质量辐射掉，50亿年后，太阳将变成红巨星，其半径正好将地球吞没。

如果光速降低一半，太阳每年损失的质量大了四倍，基本也不会让太阳在变成红巨星之前轻了多少。所以，太阳还是很幸运的。同样幸运的是我们人类，因为太阳辐射的能量不变，地球照样保持同样的光照，万物继续生长。

如果你学过一点关于波的知识，你会说，如果光速变了，那么光的波长就变了。例如，太阳发出光的主要部分黄色光的波长是580纳米左右，现在就该只有一半了，290纳米。这是为什么？原因很简单，因为光的能量没有变化，那么它的频率就没有变，在一秒中它该振动多少次还是振动多少次。但是，它每振动一次跑的距离就是波长，既然速度下降了，这个距离或波长就下降了。
你接着问，是不是我们不会再看到黄色光了。事实上，整个可见光的波长都缩短了一半，原来红色光的波长缩短到比原来紫色光的波长还要短，短到紫外光去了，我们是否看不到任何物体了？答案是不会，我们还会看到所有可见光。这是因为，人眼中的视锥细胞和视杆细胞中用于感光的化学物质没有变，它们仍然能够吸收固定频率的光，既然光的频率没有变，可见光仍然可见。只是，大脑如何形成对这些光的感觉我们不得而知。
宇宙从哪里来 <wbr> <wbr>第一章 <wbr>如果光速只有一半（4）
(人的眼睛靠视锥细胞和视杆细胞感受光，这是原子物理层次上的反应，既然光的能量没有变，原子物理没有变，那么眼睛该吸收什么频率的光还是吸收什么频率的光)
总结一下，如果我们能够保证原子物理和原子核物理不改变，改变光速看起来不会为我们人类带来什么变化。
那么，改变光速的同时，我们真的能够保证不改变原子物理吗？下面让我们一步一步推理，看我们能否做到这一切。
想想看，地球每天绕太阳运动，这是太阳用万有引力拉着地球的结果。因此，不论改变什么，我们不想改变太阳的质量，也不想改变地球的质量，否则万有引力会发生变化，地球轨道也就会发生剧烈变化，人类可承受不起。太阳的质量来自组成太阳无数个原子核，因此我们不想改变原子核的质量。同样，我们也不想改变电子的质量，因为原子和分子的大小与电子的质量有关，原子和分子的大小改变了，一切动物和植物的大小也会改变，这会引起难以想象的灾难。比方说，如果将电子的质量降到一半，原子的大小就会变成原来的两倍大，你的身高就会从178厘米变成356厘米，比姚明的身高226厘米还要整整多出130厘米，你认为你还能正常走路，正常生活吗？
宇宙从哪里来 <wbr> <wbr>第一章 <wbr>如果光速只有一半（4）
（如果电子的质量轻了一倍，1身高178厘米的人将变成身高356厘米，不仅比姚明高了130厘米，比篮圈还要高）
现在我们有了两个很好的理由让原子核和电子的质量保持原样。接下来，我们该考虑电荷的大小了。有一点应该肯定，电子电荷的大小必须严格等于质子电荷的负值，否则，中性的原子就不可能存在。如果原子都不是中性的，很难想象它们能够结合在一起形成灰尘、岩石和水，更难想象它们能够结合在一起形成动物和植物。
为什么质子的电荷的绝对值恰好等于电子电荷的绝对值而又相差一个符号？在上世纪70年代之前没有人知道原因。事情到了上世纪70年代才有改观，但这不是我们这本书的话题。
好了，就让我们确定质子的电荷的绝对值严格等于电子电荷的绝对值。接下来的问题是，我们能够同时改变它们的大小吗？不能。如果我们这样做，质子和电子之间的力就会改变，同样会改变原子的大小。至少，我们不能将电荷的大小改变太多，否则人体同样会变得太大或太小。
前面说过，改变电子质量会改变原子的大小，现在我们又说改变电子的电荷也会改变原子的大小。你可能会问，如果我们在改变电荷大小的同时也改变电子的质量，能够找到一个途径让原子的尺寸不发生改变吗？答案是肯定的。例如，在将电子的质量放大一倍的情况下，如果我们将电子电荷的平方缩小一倍，原子就会保持原样了。
现在轮到原子核物理出场了。假如我们将电子电荷的平方改变一点，我们就同时改变了质子的电荷。有人计算过，如果将电荷平方仅仅改变百分之四，碳原子核就不可能在恒星中通过核聚变形成。宇宙学家还告诉我们，碳原子核并不是自开天辟地以来就存在的，它们只能在恒星中通过更轻的原子核聚变形成。如果没有碳原子核，自然没有碳水化合物，自然就没有了动物和植物。因此，尽管你可以通过改变电子的质量来应付电荷的改变以保障原子的大小，你却可能因电荷的改变失去了碳。还有物理学家指出，如何电荷变大4倍以上，恒星中的任何聚变都不会发生，从而整个宇宙黑暗一片，死气沉沉。
（未完待续）

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还没有谈到光速。别急，我们前面的讨论只是热身活动，你很快就看到我们为什么做这些热身。电子的质量和电荷保持原样，这就保存了地球上几乎所有的自然物质形态，包括那个制定标准长度的金属棒。
为了定义速度，我们还需要制定时间的标准。一种标准是机械钟，用钟摆的摆动的次数来规定时间，更加时尚和精确的是石英钟和原子钟。既然原子没有变化，原子的任何电磁辐射就没有变化，用电磁辐射的频率来定义的时间就没有变化。现在，我们回到古老的光速定义：在一秒钟内它跑了多少米。在这个意义上，让我们将光速降低一半。
现在，我们终于遇到了大问题：我们想保证质子的质量，同时还想保证质子、中子之间的相互作用能量，保证质子的质量是为了不让太阳的质量变化，保证质子和中子之间的相互作用的能量是为了保证太阳辐射出来的能量不变，我们在前面就是这么假定的。我们能同时做到这两件事吗？
最后，轮到基本粒子物理学家出场了，他们几乎就是物理领域中最重要的人物，因为他们研究的对象最基本。当然，这么说肯定会得罪更多其他领域的物理学家，那么，就让我们假设他们做的是最初级的工序，他们为建设这个世界提供基本的砖瓦。

（粒子物理学家希格斯，就是那个名字与上帝粒子联系在一起的人，参观大型强子对撞机）
基本粒子物理学家——或为了今后的方便我们简称他们为粒子物理学家，他们会告诉我们，一个质子虽然由三个夸克构成，它的主要能量来自于一种最强的相互作用。一个漫画式的图像是，三个夸克由三根弦连接成星形，如下图。

在这个图中，红绿蓝三个端点代表夸克，三个棒一样的东西代表强作用形成的弦，这些弦是质子质量的主要来源。为了保证太阳的质量，让我们保证每根弦的质量不变。
现在，问题来了。如果强相互作用保持每一根弦的质量不变，那么，在质子和质子的相互作用中，所有其他形式的质量都不会改变，例如两个质子和两个中子结合形成的氦的质量。也就是说，氦的质量比四个质子的质量小了千分之七。现在，让我们将光速降低到一半，在氢聚变到氦的过程中释放的能量只能是原来的四分之一。这样，太阳辐射的能量只能是原来的四分之一。为了保证地球的温度，我们只能希望地球到太阳的距离近了一半，这样，光的速度虽然降低了，还是花8分19秒从太阳到达地球。
所以，本章开头的第一个质问成立。我们不能既保证质量不变又保证能量不变，天下没有免费的午餐。第三个质问也成立，所有星星的亮度都减低了，现存的望远镜能够看到的星星少了很多。第二个质问不成立，即使可见光的波长变短了，人类还是能够看到这些光。
前面，我们从太阳系和人的角度来看改变光速的后果。下面，我们再从宇宙历史的角度来看改变光速的后果。
现在还不到谈论宇宙演化背后原因的时候，幸运的是，我们不需要知道大爆炸理论以及难懂的爱因斯坦新万有引力理论也能勾勒出光速改变的后果。
宇宙就像一个黑洞历史的倒叙，黑洞是一团物质坍缩成而成，对于这些物质来说，在坍缩的最后一刻，它们都在一个奇点会合，从此没有人能够知道它们接下来的命运。如果我们将这个过程反演，所有的物质莫名其妙地从一个奇点冒出来，以惊人的速度冒出来，然后，物质所占的范围越来越大，假如它们足够幸运，就会像我们的宇宙一样，在137亿年前从一个奇点冒出来，现在长成一个巨大的宇宙。这个宇宙到底有多大？没有人知道，甚至连宇宙学家中的最顶尖的人也不知道，尽管他们多年来不断地写论文揣测真正的宇宙到底有多大。
尽管我们也许永远不会知道真正的宇宙到底有多大，宇宙有两个尺寸是可以肯定的，宇宙学家在不同的场合会用到。
第一个尺寸就是，我们现在看到的宇宙有多大。由于光速是有限的，我们现在看到的宇宙，不是同一时刻的宇宙。前面说过，你现在阅读的这些字发出来的光大约是1.7纳秒之前发出来的。你看到的月亮是一秒前的形象。你看到的太阳是8分19秒前的太阳。肉眼依稀可见的仙女座大星云其实距离我们有254万光年之遥，也就是说，你看到的朦胧的雾状物其实是仙女座在254万年前的样貌。既然有限时间之前宇宙才从一个奇点爆发出来的，那么我们最多只能看到宇宙爆发时发出的光。这个时间到底有多久远？最新的数据是138亿年，这个数字将来还会变化，我们希望变化不会太大。无论如何，你看到最远的地方是138亿年前发出光的天体。
这些天体有多远？这取决于宇宙是如何膨胀的。假如宇宙中只有物质，没有所谓的暗能量，宇宙学家经过简单的计算会告诉我们，你看到的天体现在相距我们有3倍的138亿光年那么遥远。为什么是3倍而不是138亿光年？假如宇宙是静止的，138亿年前发出的光子旅行的距离当然是138亿光年。可是宇宙一直在膨胀，那个发出光子的天体在发出光子之后一直远离我们而去。我们做一下简单的换算，3个138亿光年就是近似4乘10的23次方公里。这就是我们现在能够看到最远的地方。如果我们将暗能量对宇宙膨胀的作用考虑进去，最远天体的距离比这个数字稍微大一点，只大了十分之一左右。
如果光速只有现在的一半，也许你会猜测，我们看到的最远的天体没有这么远，因为光速小了一半，那么最远的距离应该只有前面数字的一半，也就是2乘以10的23次方公里。恭喜你答对了。在宇宙膨胀的历史中，万有引力在起作用，牛顿的老理论还可以用，这个理论不涉及光速，因此宇宙的膨胀只与物质的密度有关，而我们前面假设了物质的质量不变，从而密度也不变。
我们目前看到的最远的天体只能有4乘10的23次方公里那么遥远。再过一百亿年之后呢？那时的人类（假如还存在的话）看到的光已经在宇宙中旅行了238亿年，当然这束光来自更加遥远的天体，那个时候，我们的后代看得更远了。
宇宙还有第二个尺寸。这个尺寸对部分宇宙学家来说很重要，对另一部分宇宙学家来说也许一点也不重要。为什么？这和宇宙在未来的命运有关。
我们说过，宇宙就像黑洞坍缩叙事过程的反演，黑洞从占领一个很大区域的尘埃慢慢坍缩成黑洞，而宇宙是从一点爆发出来，慢慢成为我们现在看到的宇宙，这个宇宙中每一个星系也可以看成一粒尘埃，毕竟宇宙太大，星系虽大但远远没有宇宙大。
很多人知道，在黑洞之外的人永远不会知道黑洞内部发生着什么，因为即使光也不能逃离黑洞，从而没有信息能从黑洞逃离出来。物理学家将光都不能逃离的区域的边界称为视界，十八世纪的法国数学家兼天文学家拉普拉斯就知道了这个边界。一百多年后，比爱因斯坦稍稍年长的德国天文家兼物理学家史瓦西也知道。虽然一个只知道牛顿的古老理论，一个知道爱因斯坦的新理论，他们得到的结果是一样的，黑洞的视界与万有引力常数以及黑洞质量成正比，与光速平方成反比。
对于拉普拉斯来说，获得这个结果的过程很简单，他要求光能够克服万有引力的势能逃离出来，这就要求光的动能不能小于引力势能。引力势能距离黑洞越近就越大，因为它与距离成反比，但光的动能不变，必定存在一个最小的距离，在那里引力势能正好等于动能。这个最小的距离就是视界。假如光的能量与光速的平方成正比，而引力势能与引力常数以及黑洞质量成正比，我们就推出了结论：黑洞视界与万有引力常数以及黑洞质量成正比，与光速平方成反比。固定黑洞质量，降低光速，我们其实提高了视界的大小，光速减低到一半，视界变成原来的四倍。
我们既可以将宇宙看成黑洞的反演，我们还可以将看到的宇宙比喻成黑洞的内部，也就是说，宇宙存在一个边缘，这个边缘就是正在反演的黑洞的视界。站在黑洞外边的人永远不能再看到落入黑洞的物体，与黑洞类似，而我们，站在宇宙内部的人永远不可能再看到“落出”宇宙之外的物体，这个边界就是视界。任何物体一旦跑出视界，我们永远不会再看到它了，永远。这个边界是宇宙旅行告别边界。

（宇宙存在一个边界，这不是一个实体边界，而是我们的观测边界，有点像风平浪静的海面上的地平线，超出这个边界我们什么也看不到，哪怕你活到永远，等上不论你等上多久）
前面说了，固定黑洞的质量，将光速减低一半，视界变大四倍。现在你可能不假思索地说，降低光速，宇宙的告别边界也会增大。错了。
为什么错了？如果你将边界变大，你就不可能固定宇宙的总质量，宇宙的总质量与边界内的体积成成正比，因为宇宙中的星系密度大约是不变的。增大边界，就增加边界之内的星系，从而增加了总质量。结论是，我们只能固定宇宙的质量密度，这么做的后果是，宇宙的边界与光速成正比，如果光速减低一半，宇宙的告别边界也降低一半。尽管我们现在的航天事业才刚刚起步，我们可不希望我们被限制在一个更小的宇宙中。
宇宙的膨胀速度不断地增加，这是暗能量在作怪。人们将这个现象称为宇宙加速膨胀，而宇宙加速膨胀的后果是，宇宙更加像一个黑洞的内部了，不仅仅是类似黑洞，也许就是一个黑洞的内部。这样，确实存在一个告别边界，我们，以及我们的后代永远不能看到这个边界之外，这是一个宿命式的限制，和前面说的当下看到最远的距离完全不一样，那个距离仅仅与现在有关，而告别边界一旦存在，它就永远存在。即使你能活一亿亿年，你的目光也只能局限在这个边界之中。
有一部分宇宙学家相信，这个边界与与暗能量有关，也许与创世有关，与宇宙为什么存在有关，它就像一个笼子，将我们关在里面。如果真的如此，请不要将光速降低，那样的话这个笼子就更小了。