第一個(gè)原理：光速不變

專利局的工作結(jié)束后，小愛總是不急于回家，而是坐在辦公室里，用自己用完的草稿紙卷起一根紙煙，點(diǎn)燃，深吸一口，往椅子上一靠，開始了他的思考：

光為什么傳播得那么快？因?yàn)樗且环N電磁波，電磁波是怎么傳播的呢？根據(jù)麥克斯韋那組漂亮的方程組可以看出來(lái)，因?yàn)檎袷幍拇艌?chǎng)必然產(chǎn)生振蕩的電場(chǎng)，而振蕩的電場(chǎng)又必然產(chǎn)生振蕩的磁場(chǎng)，如此循環(huán)下去就成了電磁波。那么，我是不是可以這樣認(rèn)為，電磁波的傳播速度正是第一個(gè)“振蕩”引起第二個(gè)“振蕩”的反應(yīng)速度呢？嗯，沒(méi)錯(cuò)，這就好像一隊(duì)人站成一排報(bào)數(shù)一樣，聽到1的人報(bào)2，聽到2的人報(bào)3……光速其實(shí)就是這個(gè)報(bào)數(shù)的傳遞速度，它和我們常見的小球或者火車的運(yùn)動(dòng)速度顯然有著很大的不同?；疖噺倪@里運(yùn)動(dòng)到那里，那就是火車這個(gè)實(shí)體的位置從這里移動(dòng)到了那里，但是電磁波，也就是光，它的傳播速度其實(shí)是“每一個(gè)報(bào)數(shù)的人，他們的反應(yīng)速度”，真空充當(dāng)?shù)木褪沁@個(gè)報(bào)數(shù)人的角色，而交替變換的電、磁場(chǎng)就是報(bào)出去的這個(gè)“數(shù)”。

1865年，偉大的麥克斯韋在《電磁場(chǎng)的動(dòng)力學(xué)理論》中證明過(guò)，電磁波的傳播速度只取決于傳播介質(zhì)。到了1890年，第一個(gè)在實(shí)驗(yàn)室中發(fā)現(xiàn)電磁波的天才赫茲也明確地指出，電磁波的波速與波源的運(yùn)動(dòng)速度無(wú)關(guān)。麥克斯韋的方程組實(shí)在是太美了，我深信蘊(yùn)涵如此深刻數(shù)學(xué)美的理論一定是正確的。

電磁波的速度和波源的運(yùn)動(dòng)速度無(wú)關(guān)，也就是光速和光源的運(yùn)動(dòng)速度無(wú)關(guān)，讓我來(lái)想象一下這是什么概念，當(dāng)我朝平靜的湖中扔下一顆石子，不管我是垂直從上空扔下去，還是斜著像打水漂一樣地扔過(guò)去，這顆石子產(chǎn)生的漣漪都應(yīng)該以相同的速度在水中擴(kuò)散出去。

我們可以做這樣的一個(gè)思維實(shí)驗(yàn)：假設(shè)我現(xiàn)在一個(gè)人在黑漆漆的宇宙中飛行，雖然我飛得跟光一樣快，但是因?yàn)闆](méi)有任何參照物，我感覺不到自己的速度，就我自己的感覺而言和靜止是一樣的，這時(shí)候如果我身邊有一束光，或者一個(gè)電磁波，我將看到什么呢？一束和我保持相對(duì)靜止的光嗎？一個(gè)靜止的電磁波嗎？也就是看到一個(gè)雖然在振蕩的電磁場(chǎng)，但是它卻不會(huì)交替感應(yīng)下去嗎？哦，不，這顯然違背了麥克斯韋的方程組，波的速度和波源的運(yùn)動(dòng)速度無(wú)關(guān)，雖然我在以光速飛行，不論是我自己用發(fā)生裝置發(fā)生一個(gè)電磁波還是我飛過(guò)一個(gè)電磁波發(fā)生裝置，我看到的電磁波都應(yīng)該是相同的，因?yàn)榻橘|(zhì)沒(méi)有變。我將看到一個(gè)振蕩中的電場(chǎng)能夠產(chǎn)生振蕩的磁場(chǎng)，而一個(gè)振蕩中的磁場(chǎng)又能夠產(chǎn)生振蕩的電場(chǎng)，這個(gè)交替反應(yīng)絕不會(huì)停下來(lái)。如果再想象一下報(bào)數(shù)的情況，如果我和這隊(duì)報(bào)數(shù)的人都在一節(jié)火車車廂中，火車高速行駛，但是我并不能感覺到火車是靜止的還是運(yùn)動(dòng)著的，我會(huì)看到報(bào)數(shù)人的反應(yīng)速度提高了嗎？這也顯然很荒謬，火車跑得再快也應(yīng)該跟報(bào)數(shù)人的反應(yīng)速度無(wú)關(guān)，我應(yīng)該仍然看到他們以同樣的反應(yīng)速度傳遞著1，2，3……才對(duì)啊。

這么說(shuō)來(lái)，光速相對(duì)于任何參照系來(lái)說(shuō)，應(yīng)該都是恒定不變的。哦，我這個(gè)想法實(shí)在有點(diǎn)瘋狂，但是MM實(shí)驗(yàn)怎么解釋呢？MM實(shí)驗(yàn)得出的最直接的結(jié)論不就是光速不變嗎？為什么我們首先要把這個(gè)簡(jiǎn)單的結(jié)論復(fù)雜化，想出各種各樣的理論和假設(shè)來(lái)否定光速不變呢？為什么我不先承認(rèn)這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果是正確的，然后再去考慮怎么解釋這個(gè)結(jié)果呢？