淡定的科學神曲之 - 光速

特有理

2013-6-29

在科學神曲的大合唱中，光速始終在主旋律之中。光速不變是廣為人們傳唱的相對論的基石，但也是讓我等知識俗人經常引起思維混亂的一個科學概念。理解不了這個概念，就無法透徹地理解相對論的根本含義；而要質疑這個概念，就是要挑戰相對論的神聖。人們難免要問：你有何科學成就、何等資格去質疑眾多科學大師加持過的理論？

我相信，光速不變是一種理論概念的簡化表達。其實中學的物理已經證明光速在不同傳輸介質中的速度是不同的。嚴格地說，愛因斯坦所謂的光速不變是指光的最大速度不變，即C為常數。其實這並不神奇，也不神秘。當人試圖用數學模型表達宇宙狀態時，會隨着認知的擴展加入不同的變量，各個變量之間必須賦予相應的關係。在所謂的四維時空（三維的空間加上時間），當認定C不變時，算來算去時間T就要變化，然後再給這個T的變化一個相對的解釋，什麼長了短了、快了慢了，這就是相對論。

比較接近一般人經驗範圍的問題是光速能否疊加在物體的運動之上。如果從波動的角度來分析，光速是不會疊加到物體運動速度上的。最具有類比性的就是聲波：聲波在空氣中傳播的速度是不隨物體運動而變化的。物體運動改變的是聲波的波長，就好像有一個波的速度屏障在規管着波的前行速度，你着急就多哆嗦幾下，但休想早越雷池一步。因此，飛機就能追上和超過音速。天體的紅移現象說明光的傳輸與聲波的傳輸有類似的機理。物體的運動只能改變波動的頻率，我認為還會有幅值，音爆就是聲波幅值改變的例證。至於光波能否被物體的運動改變幅值，本人孤陋寡聞不知有類似的實驗，但我非常希望看到這方面的結論。波速不變的原因也是我非常感興趣的。

我覺得，波是一種能量的傳輸形式。波的傳導在人的眼裡是一種現象，如果在一個能看到能量的眼裡，看到的可能是介質空間中的能級接力。如果加入場的概念，波就是場的信息表達。

至於光速變不變？我認為宇宙變，光速就變。