Trong thực tế, ánh sáng trong chân không truyền với tốc độ khoảng 300.000 km mỗi giây. Giới hạn này không chỉ quyết định cách chúng ta nhìn các vì sao, mà còn gắn liền với cấu trúc không gian và thời gian trong thuyết tương đối của Albert Einstein. Hãy thử tưởng tượng một vũ trụ giả định, nơi tốc độ ánh sáng trở nên vô hạn và mọi tín hiệu có thể truyền đi tức thời. Những thay đổi khi ấy có thể vượt xa điều chúng ta hình dung.

Điều đầu tiên dễ nhận thấy là bầu trời đêm sẽ không còn giống hiện nay nếu ánh sáng vẫn được phát ra và truyền đi theo cách tương ứng. Ánh sáng từ Mặt Trăng, Mặt Trời và các thiên hà xa xôi sẽ đến chúng ta ngay lập tức, không còn độ trễ do khoảng cách. Chúng ta sẽ không nhìn thấy Mặt Trời như nó từng tồn tại, hay các thiên hà đã tồn tại hàng triệu, hàng tỷ năm trước. Tuy nhiên, đây chỉ là một phần của giả định: nếu tốc độ ánh sáng vô hạn kéo theo sự thay đổi các định luật điện từ, ánh sáng như chúng ta biết có thể không còn tồn tại theo dạng quen thuộc.

Ảnh trường sâu của kính Hubble cho thấy các thiên hà ở nhiều khoảng cách và thời kỳ khác nhau trong lịch sử vũ trụ. Ảnh: science.nasa.gov

Sự thay đổi lớn hơn nằm ở cách vũ trụ vận hành. Trong vật lý hiện đại, tốc độ ánh sáng cũng là giới hạn tốc độ truyền thông tin và ảnh hưởng nhân quả, chứ không đơn thuần là tốc độ của một loại sóng. Nếu giới hạn này biến mất, các sự kiện ở những nơi xa xôi có thể tác động đến nhau tức thời, thay vì phải chờ tín hiệu truyền qua không gian. Khái niệm “ở đây” và “ở nơi xa” vẫn có thể tồn tại, nhưng sự tách biệt về thời gian giữa các sự kiện sẽ thay đổi căn bản. Các định luật vật lý hiện nay không thể được giữ nguyên một cách đơn giản trong kịch bản đó.

Thuyết tương đối cũng sẽ phải được xem xét lại. Những hiệu ứng như giãn nở thời gian và co ngắn chiều dài gắn với tốc độ ánh sáng hữu hạn. Nếu hằng số này tiến tới vô hạn trong giới hạn toán học thích hợp, các phép biến đổi tương đối tính chuyển về dạng gần với cơ học cổ điển của Newton. Nhưng điều đó không có nghĩa chỉ cần tăng tốc độ ánh sáng là mọi thứ vẫn hoạt động như cũ. Điện từ học, cấu trúc nguyên tử và cách năng lượng tương tác với vật chất đều có thể thay đổi sâu sắc.

Không gian và thời gian liên hệ chặt chẽ trong thuyết tương đối; tốc độ ánh sáng đóng vai trò nền tảng trong cách mô tả quan hệ nhân quả. Ảnh: out-of-the-body.com.

Một hệ quả đáng kinh ngạc hơn là vật chất có thể không hình thành như trong vũ trụ hiện tại. Phương trình nổi tiếng \(E=mc^2\) liên hệ khối lượng với năng lượng, trong đó \(c\) là tốc độ ánh sáng. Nếu đơn giản thay \(c\) bằng vô hạn, phương trình sẽ trở nên vô nghĩa đối với vật chất có khối lượng hữu hạn; đây là dấu hiệu cho thấy không thể tùy tiện thay đổi một hằng số nền tảng mà vẫn giữ nguyên toàn bộ lý thuyết. Trong một mô hình nhất quán với tốc độ truyền tương tác vô hạn, các nguyên tử, ngôi sao và cơ chế tạo ra ánh sáng có thể phải khác hoàn toàn, thậm chí một vũ trụ giống vũ trụ của chúng ta có thể không hình thành.

Tất nhiên, đây là một thí nghiệm tưởng tượng chứ không phải dự báo về điều có thể xảy ra trong tự nhiên. Chúng ta chưa có bằng chứng cho thấy tốc độ ánh sáng có thể trở nên vô hạn, vật lý hiện nay mô tả rất thành công vai trò của giới hạn này. Câu hỏi thú vị nhất không phải là liệu con người có thể nhìn thấy mọi thứ ngay lập tức, mà là liệu một vũ trụ không có giới hạn tốc độ truyền tương tác còn có thể tạo ra vật chất, thời gian và sự sống hay không. Có thể chính những giới hạn tưởng như bất tiện ấy lại là điều giúp vũ trụ trở thành nơi chúng ta có thể tồn tại.