环球讯息：爱因斯坦说光速不可超越，若两束光反向发射，不就2倍光速了吗？

2023-06-07 21:00:04来源：说宇宙

在大多数人的常识中，光速一直以来就是一个恒定不变的最大速度基准，那就是30万公里每秒。无论其他物体的速度怎么变化，光速一直都是这个数字。但你想过没有，假如有两束光是反向飞行的，那是不是就意味着它们之间的相对速度是两倍光速？

(资料图片仅供参考)

可这样一来，不就有超过光速的速度存在了吗？难道说明爱因斯坦的相对论错了？

恒定不变的光速c

关于这个问题，咱也不能说你不对。但如果站在爱因斯坦的角度来讲，这个说法就是错的。

为什么这么说呢？咱们先从光速不变的原理开始说起。

光速之所以不变，主要就是因为麦克斯韦方程的存在。

在这个方程中，ε0代表真空介质常数，μ0代表真空磁导率。由于这两个数据都是常数，所以算出来的光速也是常数。既然是常数，那就意味着光速恒定不变。

当然了，如果光从理论上来证明光速不变，那显然是不够严谨的。

所以伟大的物理学家迈克尔逊，还为此做出了一个实验，那就是以太检测实验。详情原理不在此进行叙述，有兴趣的读者朋友可以自己查查看，在这个实验过程中，迈克尔逊发现，不管怎么检测，光速永远都不会变化。

从中也可以看出，无论是从理论角度，还是从实验角度，都能证明光速不会变化。既然如此，那开头所假设的那个例子，是不是和“光速不变理论”自相矛盾呢？

毫无意义的参考系

其实吧，大家之所以认为反向飞行的两束光是光速的两倍，主要还是站在牛顿力学的角度来思考问题的。现在让我们走出爱因斯坦世界观，改而走进牛顿世界观，其中，一切物体都有一个相对速度，这个速度是相对于参考系而言的。

也就是说，你能跑3m/s，是相对于旁边的树木而言。如果没有树木存在的话，那就没有人能证明你可以跑3m/s。如果将树木换成远在千里之外的月球，这样的话，你的速度相对于月球而言就是466m/s。这也是地球自转的速度。

所以说，任何速度都是具有相对效应的。没有参照物的话，就等于你在虚无空间里奔跑。没有起点，也没有尽头。唯一有的，就是一个不断在扑腾的你。是不是感觉很诡异？

但是，对于光而言，即便是没有参考系，它也是有速度的，因为光速本来就不需要参考系。

刚才也讲过了，光速是个常数，无论怎么算，它都是恒定不变的。就算你给它加上十个参考系，它也依旧是30万公里每秒。从这个层面来讲，咱们不能把光和普通物体相提并论。

如果光不是物体，那它是什么呢？这里就要提到一个理论，波粒二象性。啥叫波粒二象性？简单来说就是这种东西即可以成为粒子，也可以成为波。

粒子大家都知道，像分子、原子、质子，甚至生活中的玻璃球，都属于粒子。因为它们都是有形的。至于波，那就是无形的。比如超声波、电磁波等，这都是无形的。

1909年爱因斯坦曾提到，光具有波粒二象性。也就是说，光即可以变成粒子，也可以变成波。既然如此，光就是一种既无形又有形的东西。

咱们刚才讲到的牛顿力学中的参考系，主要是应用在有形的东西上。对于无形的东西，比如虚无空间，参考系就没有多大意义了。正是由于光属于无形的东西，所以参考系对它来讲，根本就没什么意义。

当参考系对光失去意义后，那就意味着光速不能用参考系来衡量。所以两束反向飞行的光，说它们的相对速度是2c，这就是一个完全错误的概念。

毕竟光速不需要参考系来衡量，你说它们之间的相对速度是2c，是相对谁而言的？换句话说，它们参考的谁？既然谁都没有参考谁？这个2c的速度是怎么得来的？所以说，两束反向飞行的光，它俩的相对速度根本就不是2c。

既然不是2c，那又是多少呢？其实刚才已经讲过了，光的速度就是c。毕竟迈克尔逊的实验是不会骗人的，麦克斯韦的方程也是不会骗人的。既然他们不会骗人，那就说明光速本来就是c。无论天荒地老，还是海枯石烂，光速都是c。

说到这里可能很多人会问了，这个光咋这么倔呢？一定要保持速度不变吗？稍微变一下怎么了？变成60万公里每秒不行吗？

还真不行，为什么这么说呢？因为这就是整个宇宙的运行模式。如果光的速度改变了，那就意味着宇宙运行模式的坍塌。

这可能很难以想象，怎么会这么严重？不就是光的速度变了吗？还能翻天不成？

来举个简单的例子。现在的交警查违规车辆超速，都是用的测速仪。这个测速仪采用的就是激光测速。在测速过程中，需要发射两次激光。在第一次发射激光的时候，激光打在车身上，然后反射回来。根据激光一来一回的时间，再乘以光速c，就能得知车辆与测速仪之间的距离。

在第二次发射激光的时候，按照同样的原理，可以得到第二段距离。随后把这两段距离相减，再除以两次发射激光的时间差，就能得到车子的速度了。但是，如果像之前说的那样，光速可以随意改变的话，那就意味着测速仪测出来的速度不准确了。

所以说，光速并不能随意改变，否则这个世界就真的乱套了。因为光线不仅仅可以用在测速仪上面，像咱们日常生活中的一切事物移动，都跟光速有关。比如你之所以能看到对面那个人在移动，是因为他身上的光线反射到你的眼睛里，你才能看到他移动。

也就是说，光线的速度决定着对面那个人的速度。万一光速突然增大10倍，那么你眼睛里看到的那个人，就会以放大10倍的速度来移动，是不是感觉很魔幻？正因如此，所以光速只能保持在一个常量，不增不减，永远都是30万公里每秒。

这里再讲一句题外话，既然光速是一个恒古不变的常量，那它究竟是如何维持这个常量的呢？毕竟整个宇宙都在移动，都在变化。万一有某种超速运行的物质，突然叠加在光身上，把光速带起来了怎么办？

其实完全不用担忧这个问题，因为光是具有流动贯穿效应的。

简单来讲就是，光可以像流水一样，贯穿在整个宇宙当中。而这个流动的速度，就是c。

我们能见到的所有的物体，都漂浮在这片流水当中。水怎么流，物体就怎么走，所以我们才能看到眼前画面的移动。假如没有这片流水，那恭喜你，成功掉入了虚无当中。你只能在那个毫无边际的空间里面，进行诡异的扑腾和无奈的挣扎。

这种场景，就像《复联4》里面的洛基一样，突然掉进那个无底洞，只能一直漂浮在空中保持下坠的姿态，3个小时都没有落地。嗯，就是这样感觉。所以说，光的存在就相当于一种介质一样，让你可以落地，让你有安全感。这就是光的魅力所在。

总的来说，光速是恒定不变的。无论两束反向飞行的光，还是齐头并进的光，它们之间的相对速度都是c。说破了天也是c，雷打不动的铁律。

至于光速为何是c，那就得问问我们这个浩瀚无垠的宇宙了。毕竟只有造物主才能知道，宇宙这台精密的仪器究竟是如何运转的？而他手中的光，对宇宙万物而言，又意味着什么？

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