第三十九章 光速不变与因果律
        一提到光，我们知道它的速度是每秒30万公里。我们认可这种观点：因为它是光，所以它的速度就是每秒30万公里。我们不会说因为它是一辆汽车，所以它的速度是每小时60公里，因为汽车的速度不是固定不变的。

        汽车的速度也不是天生具有的，而是外力作用使它从静止加速获得的。光速则是天生具有的。

        牛顿第一定律说，任何物体都要保持匀速直线运动或者静止，直到外力迫使它改变。可见，没有受到外力作用的运动物体也可以像光一样保持一个恒定的速度，但是它却不能像光速一样在不同参照系下保持不变，区别在哪呢？

        一般物体保持一个速度，体现的是惯性，而光不是，因为光没有质量，不可能有惯性。那么，光没有惯性，何以能保持光速呢？

        麦克斯韦方程推导出电磁波的速度是一个固定数值。光是电磁波，所以光速也是那个固定数值。

        多么不可思议！居然有一种定律可以推导出一样东西的速度固定不变！而通常我们计算物体的速度时，要根据它的初速度和加速度，得出它的速度按时间变化的规律。

        麦克斯韦方程统一了电磁场，预言了电磁波的存在，并且推导出电磁波的速度是一个固定值——30万公里每秒。这个规律，在所有参考系下都成立。正如相对论所说，所有的物理定律在任何参考系下都成立。

        麦克斯韦方程是描述电和磁的变化规律，没有说明也不需要说明是哪个参考系下的电和磁。正如牛顿运动定律是描述宏观物体运动的规律，没有说明也不需要说明是哪个参考系下的物体运动，它们都是普遍适用的客观规律。所以，麦克斯韦方程推导出的电磁波的固定速度也是普遍适用的，不是相对某个特定参考系下的速度。

        电磁波是一种波。波是什么？比如有一根绳子，用手拿着绳子的一端，不停的抖动，绳子就会出现传播抖动的波形。这是因为绳子一端的位置在不停的变化，这种变化通过绳子传递给相邻的点，相邻的点的位置也跟着不停的变化，又传递给下一个相邻的点……如此不断把变化传播下去。波就是传递变化的过程。

        之所以变化能够传递，是因为绳子上的点是相互关联的，即它们的位置变化是互相关联的。世界上有些东西也像一根绳子上相邻的点一样，变化能够相互关联，比如电场和磁场。变化的电场会产生磁场，变化的磁场又会产生电场，如此不断衍生变化，就产生了电磁波。电磁波传递的是电磁场之间的变化的过程。

        抖动绳子形成的机械波传递的是绳子上的点之间的关联变化，也就是说这种波依赖绳子，波的传播速度本质上还是绳子上的点的运动速度。而不依赖介质传播的电磁波的速度不是物体的运动速度，当电场变化时，瞬时会引起磁场变化，没有中间过程。而绳子抖动时，绳子上一个点的位置变化，需要施加力的作用给相邻的点，才能带动它跟着变，不是瞬时变化，需要中间过程。

        瞬时变化，也是等效关联变化。比如上一章提到的母女的例子，当女儿生下孩子，母亲瞬时变为外婆。这个变化的速度与女儿什么时候生孩子、生了多久无关，只与两个人的母女身份有关，可以事前确定，但是因为母女身份不是真实的物理量，不能定量确定这个速度大小，但可以肯定的是比光速快。类似的，如果有一双手套，把它们分别装到一个盒子里，然后把它们分离，放到相距遥远的两个地方。当我们打开其中一个盒子，如果确认是左手套，就能够瞬时知道另一个盒子里的是右手套。这个速度与何时打开盒子，以及打开盒子用了多久时间无关，只与两只手套是一对的关系有关，可以事前确定，但因为是一对手套的关系也不是物理量，不能定量这个速度，但可以肯定也是比光速快。

        类似的，当电场或磁场发生变化，会瞬时引起磁场或电场变化，这个速度与电场或磁场何时变化，以及电场或磁场的变化强度无关，只与电场和磁场的关联关系有关，可以事前确定，电场和磁场是物理量，分别有个常数——电导率和磁导率，电磁波的速度可以依据它们计算得到。

        世界上有两类速度，一类是等效关联变化的速度，速度的产生不依赖质量、能量以及时空，只依赖对象的关联性，这里把这类速度叫做关联速度，或者说先天速度，是天生具有的速度。比如身份等效变化、量子纠缠、电磁波，这几种里面，只有电磁波能够持续。另一类是最普遍的速度——惯性速度，速度的产生依赖加速，速度的维持依赖质量。这里也把这种速度叫做后天速度，因为是力的作用施加产生的速度。

        有质量的物体的速度都是惯性速度，比如一列火车的速度是150公里每小时，一辆汽车的速度是100公里每小时。火车相对于汽车的速度就是50公里每小时。很自然，也符合直觉。

        但是为什么光速就不具有这种相对性呢？因为火车和汽车的速度都是以地面为参照系，光速不是。不是以同一个参照物的两个速度没有相对性。火车和汽车的速度都是惯性速度、后天速度，光速是关联速度、先天速度。

        惯性、后天是相对的。关联、先天是绝对的，恒定不变。

        光速是c，假设一列火车相对地面的速度是0.6c，火车上有一个超人相对于火车以0.6c的速度奔跑。那么超人相对于地面的速度是1.2c吗？不是。相对速度不是简单的叠加，这跟下面这种情况不一样：有三个人甲乙丙，乙比甲多1块钱，丙比乙多一块钱，所以丙比甲多两块钱。速度不是像钱一样固定的死的东西可以无限累加，虽然在相对速度不大时，可以简单的像钱一样进行加减变换计算相对值，但是当相对速度达到接近光速时，必须考虑光速不变原理，这就需要洛伦兹变换。光速不变原理说的是电场和磁场的先天的关联关系，就像上文提到的一双手套的关联关系，不可颠覆。因为先天的关联关系决定了世界因果律的架构，不可逾越。

        世界上有两类因果关系，一类是对物体施加力的作用使其发生变化。另一类是先天的关联因果，比如上文提到的母女身份变化的关联，手套的关联以及电磁场的关联。前者受到后者的限制，后天受到先天的限制。先天规律决定了考试的满分是100分，后天再怎么努力，不可能超过100分。

        【本章阅读完毕，更多请搜索墨缘文学网;http://wap.mywenxue.org 阅读更多精彩小说】

更多完整内容阅读登陆

《墨缘文学网，https://wap.mywenxue.org》