如果光速會變，並不絕對，物理學將一夜回到400年前

如果現在有有利的證據證明光速並非是恆定不變的，光速是相對的，那麼科學會倒退回三四百年前，回到牛頓，甚至是伽利略之前。光速是人類對時間、空間、信息、能量理解的一把鑰匙，這把鑰匙的特殊性就是光速絕對的。

麥克斯韋放出大瓜

19世紀，麥克斯韋創造了繼牛頓之後又一神作，統一了電磁學，他用簡單又漂亮的四個方程描述了所有電與磁的現象，何為電磁？變化的電會生磁，變化的磁會生電，然後它們就相互相生到永遠，這個東西就稱為電磁波，可見光屬於電磁波。

電磁波的一切，方程皆可解，一解不要緊，竟然出現了一個大瓜：電磁波的波速竟然是個常數，只與兩個常數（介電常數和磁常數）有關，就是下面這樣。

為何這是個大瓜？你可以仔細回憶一下，一般情況我們求速度，要麼會有時間、路程，要麼會有速度A、速度B、加速度，一頓加減乘除，然後得到另一個速度。在這兩種情況中，路程其實就代表著相對（馬路、空間中的兩點等等）運動，要不就是相對於A人（速度A），或者B車（速度B），總之就是伽利略告訴我們的速度都是相對的，就像我在火星上看地球躺在床的你速度很快，不是你快而是地球公轉速度快，所以你看起來快。而相對於你媽，她會認為你癱在床上一動不動，視角不同，速度就不同。理解了這點，大瓜就出來了。

問：光速是相對於誰的？

你會發現光速沒有以上那些參照條件，只有電與磁在空間中的性質，真空光速299792458m/s。科學家一看這是新題型呀，不會做怎麼辦？科學的方法先假設（猜），然後實驗論證，實際上能猜的方向並不多，靠譜的只有兩個。

最容易想到的是光源，比如手電筒一按按鈕，光相對於手電筒以光速飛出。這個方案很快就被打臉，最簡單的例子就是宇宙中現成的雙星系統，兩顆恆星互相旋轉（星光）跳躍，我不停歇！

假設兩顆恆星速度為u，那麼A星走到離我們最近的點時速度為（c+u），B星離我們最遠的時候遠去的速度是（c-u）。當雙星系統離我們足夠遠，即使u不是很大，不同星光到達地球會出現滯後，由於太過遙遠雙星系統會呈現模糊的一團光，然而科學家對著天空一頓找，發現所有的雙星系統都不管距離多遠都是清清楚楚的兩顆星。光速相對於光源就被pass了，那麼答案會是另外一個嗎？要是那麼簡單就不是瓜了，也沒愛因斯坦什麼事。

波必須有介質嗎？

一說到波，我們最先能想到的就是水波，科學家也是這麼想的，這就是第二條路子。我們思考兩件事，蜻蜓點水會泛起漣漪，由中心逐漸向外擴散，水面是上下起伏振動，層層把波傳遞出去，就像潮起潮落，並非是太平洋中心的海水，橫跨半個太平洋，就為了跑過來拍在沙灘上。被拍在沙灘上的水，只是沙灘邊上被「擠」出來的水。水對於水波來說只是傳輸的介質，並非傳播的物質，實際上波傳播的是潮汐能，介質只是在上下振動。

再說例子，你在操場對面，衝著我喊一嗓子，我接收到了你的信息，這是聲波通過空氣振動傳播，而非你一嗓子把你那邊的空氣吹到我這邊來，空氣本身並不會因為聲波而移動，它也只是介質。

於是，科學家想當然認為光波傳遞必然有介質。傳播的介質先叫「以太」（源於古希臘哲學家亞里斯多德，這裡不贅述了），以太就是光波的參照物。

我們能看見滿天星光，因此以太應該充斥著整個宇宙。以太密度也應該很低，因為我們根本感覺不到它，也應該很硬，因為光速很快，越硬的介質傳播速度越快，就像聲音水中快，空氣慢。很顯然，這兩者是相矛盾的。

以太會摧毀400年物理學

還有一個非常大的問題，如果以太充斥在整個宇宙中，與空間平權，那麼以太不就處於絕對靜止狀態了。換句話說：一切事物只要相對於以太靜止就是絕對靜止。如果是這樣的話，物理學從伽利略開始就崩盤了。

勻速直線運動的船上有個房間沒有窗戶，岸邊也有相同的房間。你一覺醒來發現自己在這樣房間中，即使給你一切工具，只要看不到外界，哪怕是朝各個方向扔小球，你也無法辨別自己到底是處於船上，還是岸邊的房間中。

再比如：如果沒有太陽、月亮、一切星光，你能確信地球在動嗎？

伽利略的相對論意思就是靜止和勻速是一回事，除非你能感受到外界事物，產生相對性。

回到上面，如果相對於以太靜止就是絕對靜止，那麼靜止和勻速運動就不是一回事了。因為你可以在房間內向各處射出幾道燈光，如果光相對於以太運動，船也在相對於以太運動，那麼光與船就會出現相對速度，一旦發現船中各個方向光速不一，那麼就可以證明你在船上，不在岸邊房間中，那麼伽利略的相對論就廢了，後面人類400年的科學發展，從牛頓到楊振寧都廢了，諾貝爾獎就是個笑話。

就在大家一籌莫展、還在尋找以太的時候，愛因斯坦跳出來了說：為什麼非要給光速找對象，如果光速是絕對的，不需要介質，那麼一切問題迎刃而解，而且更多難以解決的問題，也能解決了。

當然，愛因斯坦是有所依據的，那就是麥可遜莫雷實驗證實了以太不存在，原理和船上開手電筒是一個原理，無論船如何運動，光速始終都是一致的，下面就是實驗原理：

愛因斯坦基於光速不變原理發表了《狹義相對論》，質能方程，《廣義相對論》，還有《光電效應》開啟了量子力學，並且得到了大量實驗的驗證，更加堅定了光速恆定不變。2012年量子力學才真正正面回答了光速為何不變的原因。

光速不變的真正原因

萬物都由比質子、中子更小的粒子構成，例如電子、夸克、膠子等等，物理學稱之為基本粒子。

這些粒子之間會產生相互作用，從而形成原子核、原子、分子、物質。用量子場來描述相互作用：物質的一切質量都源於在不同「場」中獲得的能量。

一開始科學家認為所有基本粒子是沒有質量的，只是因為相互作用才有了組合形態下的整體質量，後來通過質能方程（E=mc^2）計算發現有些粒子的質量與能量不符，並且不是質量少了，而是質量多了。也就是說多餘的質量並非來自於相互作用，部分粒子本身具有質量。

2012年，歐洲核子研究中心，發現了質量之源希格斯玻色子，宇宙各處充斥著希格斯場，粒子在場中運動獲得了「自身的質量」，而光子並不與希格斯場發生作用。可以說相互作用束縛了粒子，作用的能量越大，產生的質量就越大，例如原子核中膠子與夸克的強相互作用，使夸克佔據了原子的主要質量，而電子的電磁作用較弱，因此電子的質量相對於原子核幾乎可以忽略不計。而夸克和電子都與希格斯場作用也獲得了部分自身質量。

光子不受場的束縛，因此擁有宇宙空間中真空傳遞能量、信息的最快速度，也是絕對速度，只因它在真空中不受場的賦予它能量（質量）使其減速，也使得光子的靜止質量為零 ，這就是光速恆定不變的原因。