在大多數(shù)人的常識(shí)中，光速一直以來(lái)就是一個(gè)恒定不變的最大速度基準(zhǔn)，那就是30萬(wàn)公里每秒。無(wú)論其他物體的速度怎么變化，光速一直都是這個(gè)數(shù)字。但你想過(guò)沒(méi)有，假如有兩束光是反向飛行的，那是不是就意味著它們之間的相對(duì)速度是兩倍光速？

可這樣一來(lái)，不就有超過(guò)光速的速度存在了嗎？難道說(shuō)明愛(ài)因斯坦的相對(duì)論錯(cuò)了？

恒定不變的光速c

關(guān)于這個(gè)問(wèn)題，咱也不能說(shuō)你不對(duì)。但如果站在愛(ài)因斯坦的角度來(lái)講，這個(gè)說(shuō)法就是錯(cuò)的。

(資料圖)

為什么這么說(shuō)呢？咱們先從光速不變的原理開(kāi)始說(shuō)起。

光速之所以不變，主要就是因?yàn)?strong>麥克斯韋方程的存在。

在這個(gè)方程中，ε0代表真空介質(zhì)常數(shù)，μ0代表真空磁導(dǎo)率。由于這兩個(gè)數(shù)據(jù)都是常數(shù)，所以算出來(lái)的光速也是常數(shù)。既然是常數(shù)，那就意味著光速恒定不變。

當(dāng)然了，如果光從理論上來(lái)證明光速不變，那顯然是不夠嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹?/p>

所以偉大的物理學(xué)家邁克爾遜，還為此做出了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，那就是以太檢測(cè)實(shí)驗(yàn)。詳情原理不在此進(jìn)行敘述，有興趣的讀者朋友可以自己查查看，在這個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，邁克爾遜發(fā)現(xiàn)，不管怎么檢測(cè)，光速永遠(yuǎn)都不會(huì)變化。

從中也可以看出，無(wú)論是從理論角度，還是從實(shí)驗(yàn)角度，都能證明光速不會(huì)變化。既然如此，那開(kāi)頭所假設(shè)的那個(gè)例子，是不是和“光速不變理論”自相矛盾呢？

毫無(wú)意義的參考系

其實(shí)吧，大家之所以認(rèn)為反向飛行的兩束光是光速的兩倍，主要還是站在牛頓力學(xué)的角度來(lái)思考問(wèn)題的?，F(xiàn)在讓我們走出愛(ài)因斯坦世界觀，改而走進(jìn)牛頓世界觀，其中，一切物體都有一個(gè)相對(duì)速度，這個(gè)速度是相對(duì)于參考系而言的。

也就是說(shuō)，你能跑3m/s，是相對(duì)于旁邊的樹(shù)木而言。如果沒(méi)有樹(shù)木存在的話，那就沒(méi)有人能證明你可以跑3m/s。如果將樹(shù)木換成遠(yuǎn)在千里之外的月球，這樣的話，你的速度相對(duì)于月球而言就是466m/s。這也是地球自轉(zhuǎn)的速度。

所以說(shuō)，任何速度都是具有相對(duì)效應(yīng)的。沒(méi)有參照物的話，就等于你在虛無(wú)空間里奔跑。沒(méi)有起點(diǎn)，也沒(méi)有盡頭。唯一有的，就是一個(gè)不斷在撲騰的你。是不是感覺(jué)很詭異？

但是，對(duì)于光而言，即便是沒(méi)有參考系，它也是有速度的，因?yàn)楣馑俦緛?lái)就不需要參考系。

剛才也講過(guò)了，光速是個(gè)常數(shù)，無(wú)論怎么算，它都是恒定不變的。就算你給它加上十個(gè)參考系，它也依舊是30萬(wàn)公里每秒。從這個(gè)層面來(lái)講，咱們不能把光和普通物體相提并論。

如果光不是物體，那它是什么呢？這里就要提到一個(gè)理論，波粒二象性。啥叫波粒二象性？簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是這種東西即可以成為粒子，也可以成為波。

粒子大家都知道，像分子、原子、質(zhì)子，甚至生活中的玻璃球，都屬于粒子。因?yàn)樗鼈兌际怯行蔚?。至于波，那就是無(wú)形的。比如超聲波、電磁波等，這都是無(wú)形的。

1909年愛(ài)因斯坦曾提到，光具有波粒二象性。也就是說(shuō)，光即可以變成粒子，也可以變成波。既然如此，光就是一種既無(wú)形又有形的東西。

咱們剛才講到的牛頓力學(xué)中的參考系，主要是應(yīng)用在有形的東西上。對(duì)于無(wú)形的東西，比如虛無(wú)空間，參考系就沒(méi)有多大意義了。正是由于光屬于無(wú)形的東西，所以參考系對(duì)它來(lái)講，根本就沒(méi)什么意義。

當(dāng)參考系對(duì)光失去意義后，那就意味著光速不能用參考系來(lái)衡量。所以兩束反向飛行的光，說(shuō)它們的相對(duì)速度是2c，這就是一個(gè)完全錯(cuò)誤的概念。

畢竟光速不需要參考系來(lái)衡量，你說(shuō)它們之間的相對(duì)速度是2c，是相對(duì)誰(shuí)而言的？換句話說(shuō)，它們參考的誰(shuí)？既然誰(shuí)都沒(méi)有參考誰(shuí)？這個(gè)2c的速度是怎么得來(lái)的？所以說(shuō)，兩束反向飛行的光，它倆的相對(duì)速度根本就不是2c。

既然不是2c，那又是多少呢？其實(shí)剛才已經(jīng)講過(guò)了，光的速度就是c。畢竟邁克爾遜的實(shí)驗(yàn)是不會(huì)騙人的，麥克斯韋的方程也是不會(huì)騙人的。既然他們不會(huì)騙人，那就說(shuō)明光速本來(lái)就是c。無(wú)論天荒地老，還是?？菔癄€，光速都是c。

為何光速一直都是c？

說(shuō)到這里可能很多人會(huì)問(wèn)了，這個(gè)光咋這么倔呢？一定要保持速度不變嗎？稍微變一下怎么了？變成60萬(wàn)公里每秒不行嗎？

還真不行，為什么這么說(shuō)呢？因?yàn)?strong>這就是整個(gè)宇宙的運(yùn)行模式。如果光的速度改變了，那就意味著宇宙運(yùn)行模式的坍塌。

這可能很難以想象，怎么會(huì)這么嚴(yán)重？不就是光的速度變了嗎？還能翻天不成？

來(lái)舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子。現(xiàn)在的交警查違規(guī)車(chē)輛超速，都是用的測(cè)速儀。這個(gè)測(cè)速儀采用的就是激光測(cè)速。在測(cè)速過(guò)程中，需要發(fā)射兩次激光。在第一次發(fā)射激光的時(shí)候，激光打在車(chē)身上，然后反射回來(lái)。根據(jù)激光一來(lái)一回的時(shí)間，再乘以光速c，就能得知車(chē)輛與測(cè)速儀之間的距離。

在第二次發(fā)射激光的時(shí)候，按照同樣的原理，可以得到第二段距離。隨后把這兩段距離相減，再除以兩次發(fā)射激光的時(shí)間差，就能得到車(chē)子的速度了。但是，如果像之前說(shuō)的那樣，光速可以隨意改變的話，那就意味著測(cè)速儀測(cè)出來(lái)的速度不準(zhǔn)確了。

所以說(shuō)，光速并不能隨意改變，否則這個(gè)世界就真的亂套了。因?yàn)楣饩€不僅僅可以用在測(cè)速儀上面，像咱們?nèi)粘Ｉ钪械囊磺惺挛镆苿?dòng)，都跟光速有關(guān)。比如你之所以能看到對(duì)面那個(gè)人在移動(dòng)，是因?yàn)樗砩系墓饩€反射到你的眼睛里，你才能看到他移動(dòng)。

也就是說(shuō)，光線的速度決定著對(duì)面那個(gè)人的速度。萬(wàn)一光速突然增大10倍，那么你眼睛里看到的那個(gè)人，就會(huì)以放大10倍的速度來(lái)移動(dòng)，是不是感覺(jué)很魔幻？正因如此，所以光速只能保持在一個(gè)常量，不增不減，永遠(yuǎn)都是30萬(wàn)公里每秒。

光速在未來(lái)可能改變嗎？

這里再講一句題外話，既然光速是一個(gè)恒古不變的常量，那它究竟是如何維持這個(gè)常量的呢？畢竟整個(gè)宇宙都在移動(dòng)，都在變化。萬(wàn)一有某種超速運(yùn)行的物質(zhì)，突然疊加在光身上，把光速帶起來(lái)了怎么辦？

其實(shí)完全不用擔(dān)憂這個(gè)問(wèn)題，因?yàn)楣馐蔷哂辛鲃?dòng)貫穿效應(yīng)的。

簡(jiǎn)單來(lái)講就是，光可以像流水一樣，貫穿在整個(gè)宇宙當(dāng)中。而這個(gè)流動(dòng)的速度，就是c。

我們能見(jiàn)到的所有的物體，都漂浮在這片流水當(dāng)中。水怎么流，物體就怎么走，所以我們才能看到眼前畫(huà)面的移動(dòng)。假如沒(méi)有這片流水，那恭喜你，成功掉入了虛無(wú)當(dāng)中。你只能在那個(gè)毫無(wú)邊際的空間里面，進(jìn)行詭異的撲騰和無(wú)奈的掙扎。

這種場(chǎng)景，就像《復(fù)聯(lián)4》里面的洛基一樣，突然掉進(jìn)那個(gè)無(wú)底洞，只能一直漂浮在空中保持下墜的姿態(tài)，3個(gè)小時(shí)都沒(méi)有落地。嗯，就是這樣感覺(jué)。所以說(shuō)，光的存在就相當(dāng)于一種介質(zhì)一樣，讓你可以落地，讓你有安全感。這就是光的魅力所在。

總結(jié)

總的來(lái)說(shuō)，光速是恒定不變的。無(wú)論兩束反向飛行的光，還是齊頭并進(jìn)的光，它們之間的相對(duì)速度都是c。說(shuō)破了天也是c，雷打不動(dòng)的鐵律。

至于光速為何是c，那就得問(wèn)問(wèn)我們這個(gè)浩瀚無(wú)垠的宇宙了。畢竟只有造物主才能知道，宇宙這臺(tái)精密的儀器究竟是如何運(yùn)轉(zhuǎn)的？而他手中的光，對(duì)宇宙萬(wàn)物而言，又意味著什么？

關(guān)鍵詞：