Neden evrende ışık hızı gibi bir hız limiti var?

Öncelikle matematiksel olarak iki seçeneğimiz var:

1. Evrende bir cismin gidebileceği maksimum hız sonsuzdur.
2. Evrende bir cismin gidebileceği maksimum hız sonludur.

Newton fiziği 1. duruma karşılık geliyor: Cisimler sonsuza kadar hızlanabilirler. Einstein'ın göreliliğine kadar da bu kullanılıyordu. 2. durum da Einstein'ın Özel Göreliliği, o sonlu hız da ışık hızı.

Peki niçin 1. seçenekten 2. seçeneğe geçtik? Bunun asıl cevabı şu: Birinci durumla deneysel verileri açıklayabilmemiz mümkün değildi! Sonuçta asıl nokta her zaman deneylerin bize ne söylediğidir!

Peki teorik sebepler yok mu? Bir kaç tane sıralayabiliriz:

1. Newton fiziğinde, yani hızın sonsuz olduğu durumda, mutlak uzay (absolute space) denilen bir şeye ihtiyaç var. Teknik tabirle, Newton fiziğinde eylemsizlik referans çerçevelerini sadece mutlak bir uzaya göreli olarak tanımlayabilirsin. Daha basit dille söyleyecek olursak, evrende bazı gözlemcileri özel bir duruma koymamız gerekiyor. Newton bu mutlak uzayı hesapları için uzak yıldızlar kabul etmişti, kavramsal olarak da buna Tanrının duyu organı (sensorium dei) diyordu. Daha sonraları bu mutlak uzayın evreni dolduran eser madde olduğu varsayıldı, deneylerle de ispat edildi ki böyle bir madde yok! Yani Newton fiziği temelden sıkıntılı! Oysa sonlu bir hız kabul ettiğin zaman mutlak uzaya gerek kalmıyor, onun yerine eylemsizlik referans çerçevelerini bu sonlu hıza göre tanımlıyorsun!
2. Eğer evrende bir hız sınırı olmazsa bilgi iletiminin bir sınırı olmaz! Örneğin bize çoooook uzaktaki bir galaksiden şimdi çıkan bir sinyal kalkıp 1 saniyede dünyaya ulaşabilecek olsaydı, 1 saniye sonra dünyada ne olacağını hesaplamak imkansıza yakın olurdu. Daha başka bir ifadeyle, bilgi aktarımının hız sınırı olmazsa pratikte bir şeyi hesaplamak neredeyse mümkün değil! Teknik tabirle buna locality deniyor, ve kuantum alan teorisi için oldukça gerekli bir varsayım.
3. Evrende bir cismin gidebileceği maksimum hızın ışık hızı olduğunu ilk söyleyen Einstein'ın Özel Göreliliği. Fakat özel görelilik, Einstein'ın daha sonra geliştirdiği Genel Görelilik için de lazım. Bir başka deyişle, evrende gezegenlerin galaksilerin kara deliklerin yapısını hareketini anlayabilmek için ihtiyaç duyduğumuz genel görelilik doğrudan ışık hızının maksimum hız olduğu Özel Görelilik üzerine kurulu (onun geliştirilmiş hali). Bu hız sınırı olması için bir sebep değil belki direk, fakat en azından şunu söyleyebiliriz: Eğer evrende bir hız sınırı olmasaydı Merkür'ün yörüngesi'nden ışığın güneş etrafında bükülmesine, kara deliklerden galaksimizin hareketine bize bilgi veren Genel Görelilik'i de kullanamazdık.