日常生活經(jīng)驗(yàn)告訴我們，任何速度都需要有參照物才有意義，而我們?nèi)粘Ｉ钪刑岬降乃俣?，基本上都是默認(rèn)地球?yàn)閰⒄瘴铮?dāng)然我們也不會(huì)特意強(qiáng)調(diào)地面為參照物，不然顯得太啰嗦。

比如說(shuō)，一輛汽車的時(shí)速是100公里，這個(gè)速度就是相對(duì)地面的速度，你不會(huì)刻意強(qiáng)調(diào)“汽車相對(duì)地面的時(shí)速是100公里”。

那么光速的參照物又是什么呢？我們都知道光在真空中的速度是每秒30萬(wàn)公里，這個(gè)速度是怎么計(jì)算出來(lái)的呢？相對(duì)什么參照物計(jì)算的呢？

光速與其他速度一樣，同樣是需要參照物的，只不過(guò)與其他速度相比，光速有一個(gè)最大的不同：相對(duì)于所有的參照系光速都是不變的。也就是說(shuō)光速是絕對(duì)不變的，不管你是任何運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，不管你在任何參照系下，看到的光速都恒定不變。

其實(shí)19世紀(jì)70年代，麥克斯韋利用他的麥克斯韋方程組已經(jīng)推導(dǎo)出了電磁波的速度，也就是光的速度是一個(gè)不變的常數(shù)，公式中光速不需要任何參照物，只與真空的磁導(dǎo)率和介電常數(shù)有關(guān)。

這與牛頓力學(xué)體系下的絕對(duì)時(shí)空觀不相符，因?yàn)榘凑战^對(duì)時(shí)空觀的詮釋，任何速度都需要有參照物才有意義。但是從麥克斯韋方程組推導(dǎo)出的光速計(jì)算公式來(lái)看，光速是不需要參照物的。

一方面是統(tǒng)治了物理學(xué)界幾百年的牛頓經(jīng)典力學(xué)，另一方面是如此完美的麥克斯韋方程組方恒組，物理學(xué)界大佬誰(shuí)都不想得罪，但大家都知道兩者之間存在不協(xié)調(diào)的地方。

怎么辦？必須做出妥協(xié)，最終物理學(xué)界大佬還是選擇相信牛頓的經(jīng)典力學(xué)，這也很正常，如果選擇麥克斯韋方程組，意味著統(tǒng)治了物理學(xué)界幾百年的絕對(duì)時(shí)空觀轟然倒塌，必須重新建立一個(gè)全新的物理學(xué)大廈，這是誰(shuí)也不愿意看到的。

于是，物理學(xué)界開(kāi)始為光速尋找參照物，在這種背景下，“以太”的概念應(yīng)運(yùn)而生。以太是一種假設(shè)的概念，它充滿了整個(gè)宇宙，是光的傳播介質(zhì)，同時(shí)也是光速的參照物，更是絕對(duì)靜止的參照物。

但科學(xué)是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?，可以假設(shè)，但更需要假設(shè)之后的證據(jù)。于是物理學(xué)家開(kāi)始做各種實(shí)驗(yàn)試圖找到以太存在的證據(jù)，比如說(shuō)著名的邁克爾遜莫雷實(shí)驗(yàn)。

但不做實(shí)驗(yàn)不要緊，做過(guò)實(shí)驗(yàn)之后，物理學(xué)家們發(fā)現(xiàn)假設(shè)中的“以太”根本不存在。面對(duì)這樣的結(jié)果，即使莫雷和邁克爾遜本人都不愿意承認(rèn)，認(rèn)為實(shí)驗(yàn)過(guò)程一定存在著某些瑕疵，因?yàn)槿绻耙蕴闭娴牟淮嬖?，意味著牛頓力學(xué)體系下的絕對(duì)時(shí)空觀是錯(cuò)誤的，這是也誰(shuí)也不愿意相信的。

于是物理學(xué)界大佬開(kāi)始左右逢源，用各種辦法試圖調(diào)和牛頓經(jīng)典力學(xué)與麥克斯韋方程組之間的矛盾，但無(wú)論如何調(diào)和，絕大多數(shù)物理學(xué)家比如說(shuō)洛倫茲和龐加萊等人，都沒(méi)有放棄絕對(duì)時(shí)空觀，所以根本不會(huì)有根本性的變化，這種調(diào)和頂多算是改良而已。

而且，“以太”的概念就像是物理學(xué)界“撒的第一個(gè)慌”，為了“圓這個(gè)慌”，就需要更多的“謊言”才行，而每一個(gè)“謊言”都像是定時(shí)炸彈，隨時(shí)可能引爆讓以太的概念徹底崩塌。

最終，還是愛(ài)因斯坦站了出來(lái)，不再對(duì)“以太”的概念進(jìn)行各種修修補(bǔ)補(bǔ)，而是秉承“如無(wú)必要勿增實(shí)體”的原則，用奧卡姆剃刀一下把以太“咔嚓”掉了，徹底拋棄牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀，提出了全新的相對(duì)時(shí)空觀。

在相對(duì)時(shí)空觀體系下，光速的絕對(duì)不變性上升到基本原理的層面，說(shuō)白了，愛(ài)因斯坦把光速不變當(dāng)做是基本的公理，而公理就不需要證明，也無(wú)法證明，只要符合我們的日常觀測(cè)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果就可以了。

如今我們知道，狹義相對(duì)論是在相對(duì)時(shí)空觀基礎(chǔ)上建立起來(lái)的理論，而相對(duì)時(shí)空觀的基礎(chǔ)其實(shí)就是光速不變?cè)怼?/p>

正是因?yàn)楣馑俚慕^對(duì)不變，時(shí)間和空間才必須發(fā)生相應(yīng)改變，來(lái)迎合光速絕對(duì)不變的“霸道”行為，時(shí)空的相對(duì)性才能體現(xiàn)出來(lái)。

也就是說(shuō)，光速其實(shí)并不是指光的速度，光速是四維時(shí)空的固有屬性，不僅僅是光的速度是光速，引力波的速度也是光速，信息的傳播速度同樣是光速。任何靜質(zhì)量為零的物體速度都是光速。

能夠看出，光速與四維時(shí)空有著深刻的聯(lián)系，因?yàn)楣馑偈撬木S時(shí)空的內(nèi)在秉性。嚴(yán)格來(lái)講，光在傳播的過(guò)程中也是需要介質(zhì)的，這個(gè)介質(zhì)就是時(shí)空本身。除了四維時(shí)空之外，沒(méi)有任何其他物質(zhì)可以當(dāng)做光的參照物。

反過(guò)來(lái)，光速也不能作為任何物體的參照物。所以，我們可以說(shuō)“光相對(duì)于任何物體的速度都是光速”，但不能反過(guò)來(lái)說(shuō)“任何物體相對(duì)于光的速度都是光速”，因?yàn)楣馑僦慌c四維時(shí)空有關(guān)，與任何其他物體都沒(méi)有關(guān)系。