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時光的意義

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第20章 光速不變

  為什么說光速是時空的極端因果關系?

  一提到光,我們知道它的速度是每秒30萬公里。我們也認可這種觀點:因為它是光,所以它的速度就是每秒30萬公里。找書苑 www.zhaoshuyuan.com我們不會說因為它是一輛汽車,所以它的速度是每小時60公里。因為汽車的速度不是因為它是汽車而天生獲得的,而是外力作用使它從靜止加速獲得的。而光速則是光天生具有的。

  汽車的速度雖然也是時空下的因果作用的產物,即外力作用使其加速的結果。但是這個因果作用需要時間。光速則不同,它不需要時間,這是最快的時空因果作用。麥克斯韋方程告訴我們,因為光是電磁波,所以它的速度就是30萬公里每秒。這就相當于是邏輯上的因果作用,是瞬時的。

  這個不依賴時間的時空因果關系,造就了光速相對于時空里的任何參考系都不變。

  麥克斯韋方程統一了電磁場,預言了電磁波的存在,并且電磁波的速度是一個恒定值——30萬公里每秒。麥克斯韋沒有說明這個速度是相對于哪個運動參考系的速度。他不需說明,因為麥克斯韋方程本身沒有說明適用在哪個參考系。正如牛頓力學定律也沒有說明適用在哪個參考系。所有的物理定律在所有的參考系下都成立。只不過大多數物理定律沒有與參考系的運動相沖突,而麥克斯韋方程揭示的光速不變與參考系有沖突而已。

  這個電磁波的速度是相對于任何時空的,或者說,電磁波是獨立于時空的。可以畫兩條平行線,下面一條代表時空,上面一條代表電磁波。這兩條平行線始終保持著30萬公里每秒的距離。時空線下面的速度如果要向上接近光速,必然使時空線向上彎曲。同時,為了保持兩線平行,電磁波的線也會向上彎曲。