在巴黎左岸的塞纳河畔，坐落着一座天文台，其墙上记载着1676年测量到的光速。这份记录看似平淡无奇，实则暗藏深意。奥拉·罗默是那个年代的一位天文学家，担任乔凡尼·多美尼科·卡西尼的助理，他试图解开木星卫星食现象的时间间隔问题。于是，他们共同推断光可能有限的速度，并推导出地球轨道半径等长的距离上，光线走过需要10到11分钟。

卡西尼随后却对此产生怀疑，如果光速有限，土星的其他卫星上应该也能观测到推迟的食现象。然而事实并非如此。随着时间推移，光速问题饱受争议，直到1728年英国科学家詹姆斯·布莱德雷发现另一种测量方法，后续实验表明，罗默的原始测量慢了四分之一。我们如今已明确光速在真空中的速度，每秒约为299,792.458公里。

然而，为何光速是这一数值，而非其他？换句话说，光速究竟是如何产生的？

150年前，电磁理论给出了启示，苏格兰科学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦发现，电场与磁场的交变会产生可移动的电磁波。麦克斯韦通过公式计算出电磁波的速度，发现与之前所知的光速不谋而合。这证明了光本质上是一种电磁波，且这一结论很快得到验证。

1905年，一项突破性研究诞生，由阿尔伯特·爱因斯坦提出，光在真空中的速度上限为宇宙中的速度极限。根据其狭义相对论，没有任何物质的传播速度可以超越光速。

然而，上述两种理论并未充分解释光速的决定因素，或可能的决定因素。新理论则认为，c的秘密或许可从真空的性质中寻得答案。

在量子理论提出之前，电磁学为光提供了完整的解释。即便如此，电磁学仍至关重要。不过，问题在于，如何计算真空中的光速，麦克斯韦用两个常量的实验测量值，分别命名为ε0和μ0，以定义真空中电场和磁场的特性。

难点在于，这些数据在真空中意味着什么。电流和磁性实际上由电子等带电基本粒子运动形成，但我们讨论的却是真空中的问题。真空中不应该是空无一物吗？

量子物理学的介入为此提供了解答。量子场论的高级版本认为，真空并非空无一物，它只是一种“真空状态”，是量子系统能量最低的状态，也是量子涨落产生瞬时能量和基本粒子的竞技场。

什么是量子涨落？海森堡的不确定性原理表明，物理测量总会伴随一定程度的不确定性。传统物理学认为，我们能准确测量物体的位置和动量，但这恰恰是被不确定性原理否定的。海森堡认为，我们无法同时获得这两个数据，球似乎在轻微地抖动，只是这种抖动太微小，以至于人类的测量器难以检测。但在量子真空中，会产生微小的能量爆发，类似基本粒子的突然出现和瞬间消失。

勒克斯对经典电磁学和量子涨落的关系问题非常感兴趣。

这种短暂的现象存在却又如鬼魂般虚无，却能影响电磁场等，这是因为量子真空的短暂刺激是通过具有同性或异性电荷的粒子和反粒子对，例如，电子和正电子。真空中的电磁场会改变这些粒子和反粒子对，产生电反应，并受到磁场的影响产生磁场反应。这为我们计算而非仅测量真空中的电磁性质提供了方法，从而导出光速c。

2010年，德国普朗克光学研究所的物理学家歌德·勒克斯和他的团队通过量子真空中的虚粒子计算了介电常数。接着，法国巴黎第十一大学的物理学家迈克·厄班及其团队受到启发，根据量子真空中的电磁特性计算了光速c。2013年，他们宣布得出的数值精准无误。

这个结果令人满意，但并不那么明确。首先，厄班及其团队不得不做出一些未经验证的假设。这需要做全面分析和实验，证明光速c确实可以从量子真空中获得。然而，勒克斯告诉我，他仍对经典电磁学和量子涨落的关系非常感兴趣，并一直在进行一个精确的全量子场论分析。同时，厄班及其团队建议设计新的实验，测试两者之间的关系。因此，光速c最终将有一个更基本的理论基础，这个期望是合理的。但问题真的会迎刃而解吗？

毫无疑问，光速c只是几个基本常数或普适常数之一。人们认为这些常数适用于整个宇宙，且恒定不变。例如，万有引力常数G，确定了宇宙中引力的强度;在微观尺度上，普朗克常数h确定了量子效应的大小;电子电荷e 是电的基本单位。

这些常数的数值极其精确，例如，h的测量值精确到了小数点后34位。但这些数字又提出了许多悬而未决的问题：它们真的恒定不变吗？什么情况下它们是“基本”常数？它们为什么会有这些值？它们会告诉我们什么样的物理事实？

“常数”是否真的恒定不变是一个古老的哲学争议。亚里士多德认为，地球的构成与其他天体不同;哥白尼坚信，我们所在的地球无异于任何其他地方;今天的科学遵循现代哥白尼学说，假设物理学定律适用于整个时空。但假设就是假设，它需要验证（尤其是G和c这样的常数），以确保我们没有误解遥远的宇宙。

诺贝尔奖获得者保罗·狄拉克提出G可能随时间变化。1937年，他对宇宙哲学的思考认为G每年减少10的负10分之一。这正确吗？或许不。对天体的重力观测没有发现G的下降，也没有迹象表明G在空间上会变化，其测量值准确描绘了太阳系行星的轨迹和航天器的运行轨道。此外，还有遥远宇宙发生的其他事情。射电天文学家最近证实，G能准确描述3750光年外脉冲星（超新星快速旋转的残留物）的发展状况。同样，也没有任何可信的证据证明c在时间或空间上是变化的。

因此，我们假设这些常数真的恒定不变。那它们是基本常数吗？与其他常数相比，它们更“基本”吗？“基本”意味着什么？找到其他常数的最小常量集，一个可能的方法是选择h、c和G，它们共同代表了相对论和量子理论。

只有无量纲常数才是真正“基本”的数，因为它们独立于任何的测量体系。

1899年，量子物理学的奠基人马克斯·普朗克检验了h、c、G和物理现实三个维度之间的关系问题，每个被检验的物理量都用数值和维度共同描述。从这些关系中，普朗克导出了他的自然单位，得出普朗克单位下h、c和G的不同组合，我们能够更深入地了解量子重力和早期的宇宙。

有些常数没有维度量，通常被称作无量纲常数。它们都是单纯的数，比如，质子质量与电子质量的比值——1836.2。伦敦帝国理工学院的物理学家迈克尔·黛夫认为，只有无量纲常数才是真正基本的常数，因为它们独立于任何测量体系;量纲常数“只是人们的构想，它的数和值会因为单位的不同而不同”。

最有趣的无量纲常数可能就是精细结构常数α。精细结构常数于1916年确定，当时科学家用量子理论和相对论来解释氢原子光谱中的精细结构。根据这一理论，精细结构常数α表示围绕氢核运动的电子的速度和光速的比值。

今天，在量子电动力学（关于光和物质相互作用的理论）中，α是作用于电子上的电磁力强度，起着重要的作用。电磁力、引力、强核力和弱核力诠释了宇宙的工作机制。但到目前为止，仍然没有人能够解释α这个常数值，因为它既没有明显的前因作为参考，也缺乏有意义的关系线索。正如诺贝尔奖获得者物理学家理查德·费因曼所说：“这个数字自发现以来一直是个谜……它是物理学中的一个谜：一个魔数来到我们身边，可是没人能理解它。你也许会说是‘上帝之手’写下了这个数字，而‘我们不知道他是怎样下的笔’。”

不管它是出自“上帝之手”，还是来自一些形成常数的真正基础的物理变化过程，它身上明显的随意性让物理学家抓狂。为什么是这些数？难道就没有发生过变化？

一个解决这种令人烦恼的意外的办法就是直面问题。这让我们想起了人择原理。人择原理是一种哲学观点，认为人类在自然界观察到的一切是人类存在的缘故。简言之，我们之所以发现这样的常数，是因为如果它们非常不同，我们就不会发现。α值的一点细微变化都将改变宇宙。例如，如果恒星演化过程中没有产生碳，那么碳基生命便不可能存在。人们就是基于这样的考虑将