光速不變是有條件的，其大小並不總是恆定的常數。這才合乎辯證法的核心規律——對立統一規律，即凡事不能絕對化，要全面地、發展地看待問題。光速會隨著不同的介質情形或不同的非慣性系而發生相應的變化。

首先必須闡明一個事實，我們身處的宇宙乃至宇宙外面，本質上都是能量，該能量中的一部分生成了我們現在的宇宙！這也能解釋為什麼在偉大的愛因斯坦誕生後，能利用基於光速不變原理的質速公式，推匯出著名的質能公式E=mc^2，由該公式可知，任何物質的質量和能量存在該轉化關係，用愛因斯坦的話來說，就是:“能量就是質量，質量就是能量。”這說明在我們身處的宇宙之外，不排除已有部分能量至少生成一個宇宙的可能性，且宇宙有邊界。該事實也能解釋為什麼宇宙的質量在不斷減小，因為宇宙在高速運轉，需要不斷消耗能量，因而，只能透過不斷虧損質量去補充。還能解釋為什麼我們的宇宙在不斷膨脹，暗能量在不斷增加，因為從宇宙外的能量場擴散進來了大量暗能量，使宇宙體積不斷增大。

由上可知，對於宇宙中的每個光子(構成光的基本微粒)，都是由其光源處的能量生成的！這也能解釋為什麼光子沒有靜止質量，即不存在靜止的光子，因為產生光子的能量靜止時，還在光源裡，尚未形成光子，且光子誕生後，不存在與它相對靜止的參照系，否則，就不存在光子了。也不帶電，否則，就會因為光子間基於同種電荷相互排斥而無法形成光線，或因異種電荷相互吸引而相互粘合，甚至發生碰撞而湮滅，也無法形成光線。且光子作為一種傳遞電磁相互作用的規範玻色子，也是一種基本粒子，不可再分，其質量也不會發生變化，否則，就會重新變成一小股能量而湮滅。即:每個光子的能量都是固定值，也可稱之為能量子或光量子。這也能解釋德國物理學家普朗克在1900年提出的能量子假說，以及愛因斯坦在1905年提出的光量子假說。可見，光子有質量，且僅有運動質量，其質量大小如同我們常見的基於分子、原子、或離子間的作用力而構成的較穩定的宏觀物體一樣，不會發生變化。

根據愛因斯坦狹義相對論的基本原理可知:光在真空中傳播的前提下，僅僅在所有的慣性參考系中觀測時，其速度才會不變，且大小都是c=299792458米/秒。下面一一分析其原因:

首先，必須是真空環境。即不存在任何介質，避免了對光速造成影響，避免光子造成能量損失，這就好比一個運動物體處於光滑的平面上時，很容易使其速度保持恆定不變。

其次，必須是慣性系。即:能使裡面的運動物體符合牛頓運動定律的參照系。在這裡指符合慣性定律的物體的參照系，即裡面的物體在不受外力時，保持靜止或勻速直線運動狀態。

再者，必須是所有的慣性系。即:相對於所研究的那條光線所在的慣性系而言，從其它的與之保持相對靜止或作勻速直線運動的參照系中觀測該光線時，其速度仍舊不變！例如，在真空中有一列作勻速直線運動的火車從一座火車站的某站臺經過時，站臺上有個站著的人用強光手電筒朝著火車前進方向發射了一束光，並測出它的速度大小是c=299792458米/秒，那麼，這道光相對於火車上的人的速度大小仍然是c，且方向不變，絲毫不存在經典物理意義上的減小！

發生這種違反我們的常識或直覺的根本原因是光子自身的能量守恆定律！因為，當研究的光線在真空慣性系中脫離光源後，構成這條光線的每個光子都獲得了能使它向前傳播的能量，又由於每個光子作為不可再分的基本粒子，其運動質量非常小，比電子還小几個數量級(這也是我們感覺不到光壓的原因)，也不帶電，且由萬有引力公式F=GMm/(r^2)=ma可知，引力加速度的大小a與距離的平方成反比，即隨距離的增加衰減得很快，所以，它們在所有慣性系裡的引力勢能可怱略不計。可見，每個光子的內稟能量只能以動能的形式體現出來，且保持不變，又由於質量不變，所以速度不變！

由此可推知，光子都有“分身術 ”，在各慣性系中都產生僅相對於其中的觀測者或其它物質出現的一條速度和動能都相同的光線！否則，由於動能的相對性，一旦這些光子有了速度變化，立即湮滅，回到能量場中，再在每個慣性系中重新生成另外的一條能量、質量、速度都相同的光線！可見，光子會隨著觀察者或其它物質的速度的變化而時隱時現！顯然，光速也不受光源和觀察者的運動狀態或所有真空慣性系的其它不與該光線接觸的物體的影響，因為這些外界物早使光子有了速度變化後，立即在每個慣性系中重新生成另外的一條能量、質量、速度都相同的光線。值得注意的是，千萬別根據質能公式E=mc^2推得c^2=E/m，歪打正著地得出光速不變，因為該公式也是基於光速不變原理的質速公式推匯出來的。

當光線在各個慣性系中的相對均勻的介質中傳播時，根據上面證明的結論，不妨也做個思想實驗，也想象成光子都有“分身術 ”，即對於每一個慣性系的觀測者而言，都會出現一條速度相同的、真實的光線。比如上面的例子，可以想象成基於某種高技術，突然把真空環境變成了處於質地相對均勻的空氣中，這時由於介質對光子的阻礙，光速比處於真空時小，但也恆定不變，這好比一個處於平衡狀態的物體在粗糙程度均勻的地面上滑行時，速度不會變化。但這並不與前面所說的“光子出現速度變化時會湮滅，重新生成速度為c的新光子”矛盾，因為這時各個光子在不斷地受阻礙、湮滅、重生，它是一個動態的過程，因而會出現速度較小且恆定的事實。同理，此時火車上的人看到的另一束原本相對於火車的速度大小也是c的“分身光”，也突然變小了，由於介質相同，也同樣均勻，所以光速減小的程度也一樣。因此，在各慣性系中看到的光速大小在均勻介質中減小得一樣多，但方向也沒變，即光速也相同，只是相對於真空而言，大小會變小！由此可推知，如果在各慣性系中的介質不均勻，但其組成成分和結構能滿足對光子的阻礙程度差不多時，光速除了比真空中小之外，也相同！顯然，該光速也不受光源和觀察者的運動狀態或所有慣性系中的其它不與該光線接觸且不發生相互作用(如電子對效應，即一個光子轉化成一個正電子和一個負電子，注意是轉化，不是分解，即光子湮滅後，其能量轉化成正負電子，與上述不矛盾)的物體的影響，因為這些外界物使光子有了速度變化後，也在每個慣性系中重新生成另外的一條能量、質量、速度都相同的光線，不過也和前述的情形一樣，在不斷地受阻礙、湮滅、重生，也是一個動態的過程，且該規律也適用於下面所討論的非慣性系！且只有當各慣性系介質的組成成分和結構不滿足前述條件時，光速除了比真空中小之外，也不相同了！顯然，光速也要受外界物質運動狀態的影響。

當光線在真空環境下的各個非慣性系中傳播時，即這些參照系相對於光線作變速運動，不管加速度是否恆定，都可以看成是參照系都處於靜止或勻速直線運動狀態，而該光線相對於每個參照系(即慣性系)作加速度與與之等效的非慣性系相反的變速運動。這是因為:不妨把每個光子想象成一個運動的小球，如下圖1所示，當一個人站在停靠在某星球上的宇宙飛船中的人拿出一個小球，使小球作加速度為a的自由落體運動時，它的運動效果與圖2相同，即:當該飛船遠離該星球，在太空中作豎直向上的，加速度大小也為a的加速飛行時，這個人也拿出一個小球，該小球相對於飛船有一個一個豎直向下的加速度-a。也就是說，圖1的飛船對於小球而言，是慣性系，它在該星球的引力場下作勻加速直線運動，而圖2的飛船對於小球而言，是非慣性系，它本身不受力，卻在該飛船作加速向上運動時，相對於該飛船作同樣的加速運動！其中，為了使類似圖2的運動情形也滿足牛頓運動定律，人們把加速度-a稱為慣性加速度，它與所處的非慣性系的加速度a的方向相反，把產生該加速度的力F稱為慣性力，滿足F=-ma。總之，這兩種運動是等效的！可相互替代，即慣性力與引力等效。這也符合廣義相對論的等效原理。當然，如果a不恆定，即作變加(減)速運動，由於變加(減)速運動實則是先在很短的一段時間內作了一段勻加(減)速運動，然後在每一小段這樣的時間內都在作勻變速運動，只是加速度兩兩不相同而已，因此，只要解決了光子在作勻變速運動的非慣性系中的速度問題，作非勻變速運動的非慣性系中的光速問題就能迎刃而解。

圖1

圖2

由上可知，當光線在真空中的各個非慣性系中傳播時，可以在腦海裡看成是該光線在這些參照系變成慣性系後的引力場(如重力場)中傳播。再結合與上述類似的思想實驗可知，可以想象成基於某種高技術，突然讓真空中的各慣性系都作變速運動，這時，對於每一個非慣性系而言，其(等效)引力場都對光線的每個光子產生吸引力，從而使光線發生彎曲，即廣義相對論中所說的“引力場使時空彎曲”，顯然，光速相對於慣性參照系情形而言，已發生改變！由於通常不同的非慣性系給予光子的(等效)引力場不一樣，即光子獲得的加速度不一樣，使光子的速度通常也變得不一樣！且當這些加速度(或沿光速方向有分量)與光速方向一致時，光速會持續增加！可見，科學家們已發現的超光速現象不是假象！這也能解釋為什麼量子糾纏的速度超過了光速，且宇宙膨脹的速度也超過了光速……當該加速度(或沿光速方向的分量)與光速方向相反時，光速會持續減小！直至在該傳播區域消失。當該加速度方向與光速方向不共線時，光線會彎曲。顯然，這些不同的光速要受光源和觀察者的運動狀態或所有非慣性系的其它物體的運動狀態的影響！由此可知，只有滿足所有非慣性系的(等效)引力對光子的作用效果相同時，即各非慣性系中的這些力都能保證光子獲得相同的加速度時，這時光線的速度又相同了！在此前提下，該光速也不受光源和觀察者的運動狀態或所有非慣性系的其它不與該光線接觸且不發生相互作用的物體的影響。

同理，當光線在有介質的非慣性系中傳播時，由於介質對光子有一定的阻礙，但與上面分析的(等效引力場強度)相比，影響很小，所以，總體情形與上述的真空非慣性系類似。但需要注意的是:只有當介質均勻、或介質不均勻但組成成分和結構能滿足對光子的阻礙程度差不多，且滿足所有非慣性系的(等效)引力對光子的作用效果相同時，即各非慣性系中的這些力都能保證光子獲得相同的加速度時，這時光線的速度又相同了！在此前提下，該光速也不受光源和觀察者的運動狀態或所有非慣性系的其它不與該光線接觸且不發生相互作用的物體的影響。

結論:1、光速在真空中的不同慣性系中都是不變的，且都是c=299792458米/秒，光速也不受光源和觀察者的運動狀態或所有真空慣性系的其它不與該光線接觸且不發生相互作用的物質的影響；2、光速在介質能滿足對光子的阻礙程度差不多的不同慣性系中也是不變的，只是速度比c小，如在空氣中的速度。該光速也不受光源和觀察者的運動狀態或所有慣性系中的其它不與該光線接觸且不發生相互作用的物體的影響。否則，光速就不相同，也受外界物質運動狀態的影響；3、光速在真空中的不同非慣性系中通常會發生變化，大小可能大於c，也可能小於c，也會受外界物質運動狀態的影響。只有各非慣性系中的(等效)引力都能保證光子獲得相同的加速度時，光速才相同。在此前提下，該光速也不受光源和觀察者的運動狀態或所有非慣性系的其它不與該光線接觸且不發生相互作用的物體的影響;4、光速在有介質的不同非慣性系中通常會發生變化，大小可能大於c，也可能小於c，也會受外界物質運動狀態的影響。只有當介質能滿足對光子的阻礙程度差不多，且各非慣性系中的(等效)引力都能保證光子獲得相同的加速度時，光速才相同。在此前提下，該光速也不受光源和觀察者的運動狀態或所有非慣性系的其它不與該光線接觸且不發生相互作用的物體的影響;

至於上述的諸如“光子是基本粒子，且在本質上質量不變(因頻率改變而發生的質量改變本質上是原光子湮滅成一小股能量後，再重新生成了新的光子)，光子也不可分割”等問題，它和這類問題屬於同類問題:即在真空慣性系中光速大小為什麼約為30萬公里/秒，而不是20萬公里/秒、40萬公里/秒或其它數值，這是因為，上面已論證了在我們的宇宙外面很可能存在其它宇宙，在那些地方就有可能遵循光速為100萬公里/秒，200萬公里/秒乃至其它常數，甚至光速還符合速度合成定理！只是我們出生在現在的宇宙裡而已。所以，所有的這些規律的總和，才是整個世界擁有的自然規律！這才符合辯證法規律，即符合自然規律的全面和完整性！

顯然，只要理解了我在上面論證的光速不變的本質及其它變化條件，就能徹底理解愛因斯坦基於光速不變原理推匯出的時間、長度變換公式，你所提出的“時間靜止、空間壓縮”問題就能圓滿解決！包括常見的“鐘慢尺縮”問題也只能用這兩個公式圓滿解決！

愛因斯坦和他的著名的質能公式

導讀：光速的本質是什麼？光速為什麼是光速？光速為什麼是不變的？光速不變！愛因斯坦的狹義相對論就是基於光速不變原理髮現的，不要認為光速不變原理是定律，事實上它只是愛因斯坦透過研究麥克斯韋方程組後的一個假設，你也可以認為是一個公理，有了這個假設，才有了愛因斯坦之後的狹義相對論的誕生！

有人可能會說，既然是假設，就不一定是正確的，但事實上任何科學理論都是一種假設，然後再把這種假設進行全方位的驗證，同時這行假設能夠輕而易舉地詮釋相關宇宙奧秘。而邁克爾遜-莫雷的實驗也證實了光速不變原理！

而愛因斯坦做出光速不變假設是在牛頓的絕對時空觀與愛因斯坦的相對時空觀的衝突中產生的，因為牛頓的絕對時空觀佔據了統治地位，但它與完美到極致的麥克斯韋方程組不相容！

我們理解世界的方式永遠不要單一。看看下面的關於光速的論述，會讓你耳目一新。

內容如下：

這裡有必要說一下，光速不變並不是指光速在真空的速度是30萬公里/秒，而是在任何運動狀態下，以任何物體為參照系，光速都不變！

這裡還是再把四十四章的一個問題，拿出來再問一遍：你如何理解光速不變原理？

關於光速不變原理的理解。注意再看一遍：光速不變原理是指真空中的光速對任何觀察者來說都是相同的。不要盯著光速值看，要看根本。

就好比我問你：現在的光速值被認定為299,792,458 米每秒。假如100年後，光速值的測量變為299792458.001米每秒，那麼你會說愛氏的相對論是錯誤的嗎？

很顯然就原理所述而言，沒有一點毛病，即使100年後光速測量變為299792458.001的時候，愛氏的相對論依然是正確的。因為對於任何觀測者而言，光速都是這個值，光速是不變的。光速不變原理就是成立的。很多同學，一般會被光速值吸引，這是捨本逐末。

在第四十四章中，明確說過這樣一句話，光速的本質：光速【真空】是一種時空束縛態，光速為定值是時空使然。也就是時空告訴物質如何運動，這種運動就包含了以多大速度運動。光是物質，自然就遵從時空規律。也就是光速的多少與時空性質有直接關係。

更具體的的來說是真空磁導率和真空介電常數，引力場共同決定了光的速度。各位這就是引出了我們要介紹的兩個概念了。

先說說磁導率和真空磁導率。磁導率是表徵磁介質磁性的物理量。表示在空間或在磁芯空間中的線圈流過電流後，產生磁通的阻力或是其在磁場中導通磁力線的能力。其公式μ=B/H ，其中H是磁場強度、B是磁感應強度，μ為介質的磁導率，或稱絕對磁導率。通常使用的是磁介質的相對磁導率ur ，其定義為磁導率μ與真空磁導率μ0之比，即 ur=μ/μ0 。相對磁導率ur與磁化率χ的關係是：ur =1+ xm。磁導率μ，相對磁導率ur 和磁化率xm都是描述磁介質磁性的物理量。

而真空磁導率自然是限定了真空條件下的磁導率。真空磁導率是一個常數，也可以定義為一個基礎的不變數，是真空中麥克斯韋方程組中出現的常數之一。在經典力學中，自由空間是電磁理論中的一個概念，對應理論上完美的真空，有時稱為“自由空間真空”或“經典真空”。

常用符號μ0表示，由公式F=μ0I2h/2πa定義，此式是真空中兩根透過電流相等的無限長平行細導線之間相互作用力的公式，式中I是導線中的電流強度，a是平行導線的間距，F是長度為h的導線所受到的力，而稱μ0為真空磁導率，其值為μ0=4π×10-7牛頓/安培2，或者μ0=4π×10-7特斯拉·米/安培，或者μ0 = 4π×10-7 亨利/米。在高斯單位制（CGS）中，真空磁導率為無量綱的數，其值為1。

真空磁導率μ0和真空電容率

以及光速 c的關係為：

無限長載流直導線外距離導線r處：

。

其中，

為真空磁導率。r為該點到直導線距離。

我們先不分析，先接續介紹關於真空介電常數的概念。介質在外加電場時會產生感應電荷而削弱電場，介質中的電場減小與原外加電場（真空中）的比值即為相對介電常數(relative permittivity或dielectric constant)，又稱誘電率，與頻率相關。如果有高介電常數的材料放在電場中，電場的強度會在電介質內有可觀的下降。理想導體的相對介電常數為無窮大。根據物質的介電常數可以判別高分子材料的極性大小。通常，相對介電常數大於3.6的物質為極性物質；相對介電常數在2.8~3.6範圍內的物質為弱極性物質；相對介電常數小於2.8為非極性物質。

而這裡所說的極性，是與電荷分佈有關的。在化學中，極性指一根共價鍵或一個共價分子中電荷分佈的不均勻性。如果電荷分佈得不均勻，則稱該鍵或分子為極性;如果均勻，則稱為非極性。物理上通常認為極性是物體在相反部位或方向表現出相反的固有性質或力量。物質的一些物理性質(如溶解性、熔沸點等)與分子的極性相關。

介電常數又稱電容率或相對電容率，表徵電介質或絕緣材料電效能的一個重要資料，常用ε表示。它是指在同一電容器中用同一物質為電介質和真空時的電容的比值，表示電介質在電場中貯存靜電能的相對能力。空氣和CS2的ε值分別為1.0006和2.6左右，而水的ε值較大，10℃時為 83.83。

所以介電常數是物質相對於真空來說增加電容器電容能力的度量。介電常數隨分子偶極矩和可極化性的增大而增大。在化學中，介電常數是溶劑的一個重要性質，它表徵溶劑對溶質分子溶劑化以及隔開離子的能力。介電常數大的溶劑，有較大隔開離子的能力，同時也具有較強的溶劑化能力。

介電常數是指物質保持電荷的能力，損耗因數是指由於物質的分散程度使能量損失的大小。理想的物質的兩項引數值較小。而真空介電常數又稱為真空電容率，或稱電常數，是一個常見的電磁學物理常數，符號為ε0。這個已經在上面提到了。在國際單位制裡，真空介電常量的數值為：ε0=8. 854187817×10F/ m（近似值）。

真空介電常量是物理量在度量時引進的常數( 主要是庫侖定律中對電荷量的度量) ，根據麥克斯韋方程組，可推知真空介電常數與其它物理常數的關係：

。其中，c是光波傳播於真空的光速，u0是真空磁導率。上式可作為真空介電常數的定義式。

說到這裡，我給大家說一點，你不要看到上面好多公式，就頭疼了，其實對於科普來說，我們要找的是概念之間的關係。但作為研究而言，就要推導和謹慎。我說過我也不是專業科班出身的，所以我儘量按我的理解，通俗的給大家講。文章中出現的公式，也不是我自己推導，是在百度或者其他資料上找來的，為的是讓大家理解這些關係式中的概念是有聯絡的。

我先通俗來講講我的思路，為什麼光速和真空磁導率和真空介電常數有關。光是電磁波，這是大家公認的。而真空磁導率和介電常數又與電磁性質以及電荷有關，那麼怎麼能和光速沒有關係呢。

最初提到光是電磁波的人是麥克斯韋。他在總結從庫倫定律到安培、高斯、法拉第等人有關電磁學說的全部成就，在此基礎上加以了推廣和發展，得出了以自己名字命名的方程組，即麥克斯韋方程組，其主要包括四個方程式，然後再補充三個描述介質的方程式，總共7個方程式。透過解這個方程組的特定解，可以得出電磁波在某種介質下的傳播速度。人們發現電磁波在真空的傳播速度恰好和真空的光速吻合，後來才確定光就是電磁波。

根據公式：

所得出的光速值為2.9979×108 m*s，和光速的實測值非常接近，在1983年國際計量大會決定採用的真空中光速值為2.99792458×10^8 m*s。c為光速；為真空的介電常數=8.85418782×10^(-10) F/m；u0為真空的磁導率=4π×10^(-7) N/A^2。所以，這種數學表示方式是根據麥克斯韋電磁方程組推匯出來的。

而光速在真空中是一個定值，真空磁導率和真空介電常數也是定值。它們都具有一定的“恆定性”，這是光速不變原理的一個原因。而真空磁導率和真空介電常數是與時空背景有關的，所以綜合去考量，可以大膽得出光速為什麼是光速，光速為什麼不能超越。

原因就是光速是時空使然，光速恆定有時空背景限制。而光速不能超越，可以認為光速是一種時空束縛態。物體的能量不可能撼動整個時空，所以物體的速度就不能超越光速。

所以我在第四十四章中關於光的本質的時候寫道：光速【真空】是一種時空束縛態，光速為定值是時空使然。也就是時空告訴物質如何運動，這種運動就包含了以多大速度運動。光是物質，自然就遵從時空規律。

這句話是這樣理解的，不知道你在看前面第四十四章的時候，是如何理解的。因此你就可以大膽得出結論，如果宇宙性質和環境發生變化，那麼光速值自然會波動。所以光速值增加或者減少，不能證明愛因斯坦光速不變理論是錯誤的。

我在那一章裡給了一個理解的案例。大家再看看吧。我們知道河槽寬的地方，河流流速緩慢；而河槽窄的地方，河流流速較快。等量的河水，我讓河槽窄的地方，比原來窄上100萬億分之1米，那麼窄的地方河流的流速有變化嗎？理論上有變化，可是實際呢？實際是沒有變化的，因為這樣微小的變化，至少人類是無法測量出來的。

而光速有測量值，也有定義值。但我們都知道，它不是絕對定值，小數點後面有多少數字我們不清楚。這是可以解釋為宇宙背景的“彈性”。你會發現很有物理常數，都不是絕對定值，那這就不是偶然。我有一章內容，專門列出了很多個常數，相信大家看到了，很多人可能會認為我是為了湊字數，而增加的這一章。其實還不是，對於這一章，我思慮了很久。我把這些數字都列了一個表了，試著找關係，看看能否找到一些共性，結果沒有找到。當然我的演算法就很簡單，這是能力的限制。如果你看到了，你有新的方法，或許可以算出宇宙這種“彈性係數。”

還有一個思維，我給大家點一下。因為在我們否定了以太之後，就沒有人在思考光或者引力傳播需不需要介質的問題。各位，應該這樣思考。否定以太沒有問題，是人類的進步，也有實驗支撐。

光波也不能理解為聲波。聲波是振動的空氣引起的，而光波不是。光波，電磁波是由磁場激發的。我們現在所說的，光不需要任何介質可以傳播，這句話其實是不可想象的。

我寫這本書，就是為了告訴大家。我們創立一個理論的時候，先去想這個理論，這句話能不能想象是很重要的。光不需要任何介質可以傳播。事實上是你不能想象世界上，沒有任何介質。世界上什麼都沒有這個狀態，你其實是想象不出來的。世界上什麼都沒有的話，也就是沒有世界。這個邏輯沒有錯吧。

就好像我這樣說，沒有玻璃的話，光不可能在玻璃中傳播。更何況沒有絕對的真空。所以光一定在介質中傳播的，在不同的介質中傳播速度不同。在真空中恆定。在介質中傳播和需要藉助介質傳播是兩個概念，繼續往下看。

宇宙中充斥著各種場，所以可以認為光傳播的介質是“場”。同樣引力的傳播不需要介質，但引力必須穿透這些宇宙的“場”來把一個個帶有質量的物體連線起來。這樣去想，可以想象，也絲毫不破壞現在理論的框架。只是在表述上，需要修改。

按照我們現在的教課書，甚至可以這樣理解。電磁波是電磁場的激發。它的磁力線延伸在理論上是無窮遠的。這是我們學過的，也就是可以從某種程度上說，場的延伸也是無窮遠的。所以電磁波以各種電磁場為介質進行傳播。大家可以看看現在教科書中關於電磁波的定義，就好理解了。電磁波是由同相且互相垂直的電場與磁場在空間中衍生髮射的震盪粒子波，是以波動的形式傳播的電磁場，具有波粒二象性。所以可以說電磁波以自身為介質在進行傳播。引力，引力波同樣也是，可以透過引力場傳播。因為沒有任何物質的傳播是不可想象的。這和世界存在的方式是矛盾是兩個概念。任何物質都沒有，是世界不存在。世界存在的方式是矛盾的，是說我們關於世界的解釋，一定有不能自洽的地方。就像哥德爾不完備定理所揭示的那樣。

以自身為介質進行傳播，頂多是有矛盾的一面。但是是可以想象的，也有理論基礎。現代物理學是以西方人的思維進行建立的，他們這種“排除法”的思維是很好的，但不是任何時候都是很好的。

這是我要給大家點出來的一個點。你在科研的時候，你怎麼想真的很重要的。尤其是當一個理論和實驗，你進行了很長時間了，就要想一下，我是不是該換一個路走走，看看能不能走的通。

關於這一章其實寫到這裡就結束了。但我在百科上，看到一個真空介電常數與真空背景週期的關係的推理。我個人瀏覽了一遍，覺得不錯。這也是大家理解真空介電常數與真空背景有關的佐證。數學能力強的，可以看看下文。

百科摘錄：值得一提的是，t =8.81 ×10秒在數值上剛好近似等於真空介電常數ε0，這兩個量之間有什麼關係呢? 為了說明這個問題，這裡假定真空中有二個帶有相同電量( 電量為e) 的點電荷相互作用，相互作用勢能為：

。如果單個電荷以週期 t 做圓周運動，則電流強度為 I = e/t. 根據實驗結果，電阻的表示式可寫為：

。其中 ρ 為電阻率，l 為介質的長度，s 為介質的橫截面積，電流的方向垂直於橫截面。對兩個點電荷來說，雖然它們“靜止”，但它們受“真空背景溫度”的影響，也在做輕微的熱運動，這個運動可看成是簡諧運動，運動方向在兩個點電荷之間，週期為( 即前面的所說的“真空背景週期”)。運動電荷對應的電流可認為就是位移電流，這種運動使兩個電荷間的電場也發生了週期性的變化，變化的週期也為t。由於位移電流的本質就是變化的電場，則 e/t 在數值上可表示電流的空間分佈，電流方向垂直於以 r 為半徑的球面，式中的橫截面積為s =4πr2。

由於系統處在真空之中，電阻率很大(相對於導體來說) ，但電子的運動是自由的，兩個點電荷間的電阻為

。

一個電荷相對一另一個電荷的電勢

，相對應的電勢能為

。比較勢能表示式可知 ε0= t / p，表明真空介電常數ε0與真空背景週期成正比。如果假定電阻率 ρ =1，真空背景週期與真空介電常數在數值上完全相等。可得：

。

上式說明真空背景溫度與真空介電常數成反比，這個結果也顯示現實真空環境與宇宙背景有直接關係。雖然用 e/t 來表示位移電流的空間分佈並不嚴格，但是足以說明真空介電常數的測量值與宇宙背景溫度有很大程度的關聯。

透過上面這個推理，大家可以看出，如果這個推理靠譜，因為作者也說了用 e/t 來表示位移電流的空間分佈並不嚴格。如果靠譜的話，那麼根據現在的天文理論宇宙大爆炸之後，宇宙空間背景溫度一定是在下降的，那麼真空介電常數成反比，就是上升的。有一點也很巧，不知道大家注意到沒有。光是電磁波，電磁波是同相且互相垂直的電場與磁場在空間中衍生髮射的震盪粒子波，是以波動的形式傳播的電磁場。而介電常數和磁導率分別對徵著電場和磁場。所以又一點也不巧。

摘自獨立學者，科普作家，藝術家靈遁者科普書籍《變化》

光速的本質是靜止，光速是物質運動的絕對靜止狀態，在這種狀態下一切都是零，包括時間，低於光速時間未正，高於光速時間為負。

光速不變指的是不管在什麼慣性系下面測得的光速都等於c=3x10^8m/s.

人類是在測量光速的時候發現這一點的，人們發現，在地球上測太陽發出的光，如果地球表面自轉速度是v,本來以為在背向太Sunny運動的A點測量到太Sunny的速度會是c-v，而在面向太Sunny運動的B點測量到的速度是c+v。可是結果卻是在A點和B點測量到的速度都是等於c，和A點B點所處的狀態完全無關。

所以，為什麼光速會是不變的呢？

雖然這個問題現在並沒有一個明確的答案，而只是人類在對宇宙的觀察中發現的一個現象。但可以推測，其中很重要的一點就是，這個宇宙是處處平等的。

就像是一個圓，上面的每一個點，對於這個圓來說都是平等的，沒有哪一個點是特殊的。而如果是一個正方形，上面角上面的那個點就和邊上面的點不是平等的了。

具體到一個宇宙，假如一個宇宙1裡面有A和B，他們兩個是以速度v相對運動，假如這個宇宙有一個確定的空間，就比如在這個宇宙裡，A是靜止的，而B是以速度V運動。那麼這個宇宙1就是不平等的。因為A的狀態和B的狀態不平等。

而在另一個宇宙2裡，這個宇宙的空間是不確定的，對A來說，自己是靜止的，B以速度v運動，而對於B來說自己是靜止的，而A以速度v在運動，那麼在這個宇宙2裡A和B又是平等的了。這個宇宙2就是一個處處平等的宇宙了，沒有哪一個點是特殊的，而我們這個真實的宇宙也是這樣。

這會有些難理解，你可以把空間想象成水，在前一個不平等的宇宙1裡，水的狀態是確定了的，A相對於水靜止，所以A是靜止的，B相對於水是運動的，所以B是以速度v運動。而在宇宙2裡，水的狀態是不確定的，你不知道水是往哪個方向運動的，在A看來水是相對自己靜止的，而B看來水也是相對自己靜止的，其實就是說在宇宙2裡，空間的狀態是不確定的，會因為觀察者的不同而不同。

我們這個宇宙，我們從地球上向所有方向看過去，最遠最遠都是隻能看到500億光年的宇宙，就是說我們的可見宇宙是一個半徑500億光年的球形，而我們地球就正好是在這個球形的正中央。從哥白尼否定了地心說之後，到了現在又發現，地球真原來真的是這個宇宙的中心。

但這並不代表地球在這個宇宙就是特殊的，如果你從另外一個星球看，同樣的，你也會發現自己是在一個500億光年半徑的球的正中央，在我們這個宇宙，所有的位置都是自己所處宇宙的中心，所以宇宙中所有的點是平等的。

那麼這怎麼能推匯出光速是不變的？

光的本質是電磁波，不像是其他的波，比如聲波，機械波需要透過介質傳播，聲波需要透過空氣傳播，到了真空中就不能傳播了。而光，在真空中也同樣可以傳播，就好像是不需要任何介質，但其實我們就可以把空間看作光的傳播介質。

回到我們之前所說的宇宙1，在宇宙1裡，有一束光在空間裡運動，在A看來，空間相對自己是靜止的，所以A測得光的速度就是光在空間裡本來的速度c，而在B看來，自己是以速度V相對空間在運動，所以B測得的光的速度是c-v。這樣在有不平等的宇宙1裡，光速是可變的。

而在處處平等的宇宙2裡，即我們這個真實的宇宙，在A看來，空間相對自己是靜止的，所以A測得光的速度就是光在空間裡本來的速度c，同樣在B看來空間相對自己也是靜止的，所以B測得光速也是c，所以在這個宇宙裡，光速是恆定的c。

光速是不變的，在我們看來是一個特別奇怪的東西，可如果細想的話，如果光速是可變的，那其實才是真的奇怪了。

今天先寫這麼多，還有很多有時間再補充。

這個問題涉及到光速、時間和空間的相互關係。從物理上來說，非常簡單，速度等於距離除以時間。在此，距離意味著空間。問題是，光速並非普通的速度，其具有速度的不變性，被認為是一個特殊的自然常數，而不是普通的物理參量。同樣，題主所問的時間和空間也並不是物理意義的參量，而是具有哲學意義的時間和空間概念。

自然界是一個有機的整體，不存在截然不同的劃分。我們人類認識的實質，就是透過認識，將原本分立的各種不同現象有機地聯絡起來，它們僅只是同一物理機制在不同極限情況下的不同表現。

比如，在經典力學時期，能量與質量是截然對立的，前者是連續的，後者是獨立的實體，它們各自遵守著自己的守恆定律。然而，放射性元素的被發現，使人們認識到，能量與質量都是關於粒子運動的描述，只是被描述粒子的存在形式不同。前者是開放的，後者是封閉的。於是，只要粒子的存在形式發生變化，就實現了能量與質量的相互轉換，由質能守恆定律取代了能量守恆定律和質量守恆定律。

對於光子來說，也是如此。愛因斯坦把光速不變現象提升為光速不變原理，其實質是把光速的相對不變性絕對化。於是，光子質量的近似為零被規定為絕對等於零。由此，使光子產生了質的變化，其與具有質量的其他物體被截然分隔開了。

古希臘哲學家亞里士多德就曾提出過以太說，他將天上和地上的物體完全割裂開來。不僅不能彼此往來，即便是遵循的運動規律也是不同的。由此，產生了地心說和神的世界觀，阻礙了認識的發展。

實際上，光子只是最小粒子的激發態，而其他物體則是由一定數量的光子組成的封閉體系，是光子的聚集，類似於氣體分子與氣球的關係。所以，光子與基本粒子並無本質的區別，是能量與質量的關係。這就好比個人與家庭的關係。婚姻只能改變人的生活方式，卻並不能改變人的性質，更不應該將人與家庭完全對立起來。

由於自然界是有機聯絡的，存在著由最小粒子構成的物理背景。於是，物體的運動具有了實際的物理意義。每一個物體的外在能量都有動能和勢能這兩種不同的形式。在低速時，以動能為主，物體是相對自由的；在高速時，以勢能為主，物體的運動受到了物理背景的束縛。

光子也不例外，其同時具有動能和勢能。只是由於質量非常小，以至於光子的動能遠小於勢能。所以，在光子的能量變化範圍內，光子總是以勢能的形式增減能量，從而具有了光速不變性。

然而，畢竟光子的動能大於零，所以光速的不變性只是相對的。光速是光子維持其勢能的速度。不同密度的物理背景，不同能量的光子，光速是會發生變化的。只是，由於物理背景的密度變化很小，不同能量的光速差遠小於光速，從而使光速表現為一個近似的自然常數。

既然去掉了光子頭上的神秘光環，光速僅只是最小粒子相對於物理背景的運動速度，則光速與抽象的時間和空間就解除了相互之間的神秘聯絡。與其他物體一樣，光速和抽象的時間及空間並無直接的關係。前者是物理的，後者是哲學的。

時間是關於物體變化的抽象概念，空間則是關於各種物理背景的抽象概念。因而，不存在時間靜止和空間壓縮的問題。這實際上是混淆了抽象概念與物理參量的關係。這種做法與截然地分隔不同的物體有異曲同工之處，都破壞了我們人類認識的統一性。

在宇宙中，尺寸越大，速度越快，這個才能保持尺度的一致性，例如太陽系繞銀河的速度，大於地球繞太陽的速度，地球繞太陽的速度，大於月亮繞地球的速度。如果不是這樣，那地月系統就要解體，太陽系也要解體。這樣說來，速度的極限，是否等效於尺度的極限，也就是說，光速極限，對應的是宇宙的尺寸極限。

所有的運動和靜止，都是經典力學的假設。宇宙從來沒有形式，只有宇宙自己。比如一個人，你在某一點站著不動，人們可以認為你是靜止狀態，但你真的靜止了嗎？沒有。地球在旋轉，你的細胞在分裂和死亡，你的腸胃在消化食物。宇宙也是這樣，你沒法定義。光也是。但為了解決問題，應用某些特性，經典力學對於人類的運用的功勞也是不可估量的。

光是一種波色子，沒有質量，以各種頻率廣泛存在於宇宙空間中，以30萬公里每秒的恆定速度運動，是宇宙中速度最快的粒孑。當光進入地球大氣後，一部分光變為可見光，而且速度略有減小。其速度不變的本質是條件在真空中，一旦脫離了真空，來到了有介質的環境中，速度就發生了變化，其速度就小於真空中的速度。假如，物質一旦達到這個速度，就不需要時間，可以瞬間到達宇宙各處，此時，時間就失去了意義。並不是靜止了時間的原因，也沒有壓縮宇宙空間。因為，任何物質達到光速，其質量將達到無窮大。所以，宇宙中任何物體的速度都將小於光速。

伽利略用鐵球實驗證實：一切運動對於重力參考系平權，這就用精典的伽利略變換。麥克斯韋證實電磁理論後，大家發現世界上還有一種電磁力無法和重力協調，於是出現了洛倫茲變換：一切慣性參考系平權。所以天才的愛因斯坦才想到，我的參考系光速和你的參考系光速相等，光速飛船上發出的光與飛船本身保持不變，這就是光速不變原理。後來進一步證實：物理規則與參考系無關，這就是廣義協變，由此時空一統，天下無敵。當然無敵是假的，大家又發現了兩種力：弱力和強力，愛因斯坦終於發現上帝還會擲色子，他為此痛苦終身。然後楊振寧用楊米爾斯方程規範了電弱力，後來者又規範了強力。現在大家都在推測光速是可變的，實際上是希望出現一種新的參考系變換方式，將重力馴服，最終千秋萬載一統江湖！而在此之前只能“創造”一種叫暗物質或暗能量的東西暫時江湖救急，其實愛因斯坦前也有人創造了叫以太的東西應急了幾十年。閣下骨格精奇……總之，努力吧，騷年！

光速不變是相對論的基本假設。要說本質，不知道麥克斯韋方程所描述的電磁波公式算不算，這個公式展示的電磁波速度只和介質的磁導率相關。所以同一介質的電磁波速度必然相同，而光也屬於電磁波。這裡的速度並沒有依賴任何參考系，這與當時的牛頓力學“運動是相對的”矛盾。

為了調和這種矛盾，科學家一度假定公式中光速的參考系是“以太”。可是最終發現，光在真空中的速度，在任何參考系下都是相同的值，難以證明以太的存在。從相對論問世開始，“以太假說”就逐漸退出了歷史的舞臺。

光速不變的本質，沒有人能完全說清楚。總之，以它為假設，相對論可以自圓其說。它也導致時間的相對性，空間的相對性，以及時空的絕對性。或許物理上的光速就相當於數學上的∞，是個極限值。任意距離s/∞=0，所以光速下的時間t=0，時間靜止.

光速不變，其實是很簡單。舉個例子，在玩遊戲的電腦螢幕中，任何一點向各個方向發出的光，都是相同的速度，不會隨著遊戲中的人物或事物而改變。

相對論之光速不變，厲了害，

是直接全面歪曲了：

大學、中學、小學之最基本的自然物理數學的常識和定義為。

是直接全面否定了：

人類之經驗積澱，理性探研，和科學發展。

是直接全面蹂躪了：

人類之基本邏輯，正常腦子和普遍神經。

是個無窮小玩笑，無窮大幽默，和無窮大小之錯亂。

是傻瓜式現代高深玄現代解和現代法。

一束光（無論怎麼去特殊化）在宇宙時空中絕對只可能是一條確定的具體的路線。

這確定的光路之任何物理引數只可能是唯一測量值、唯一計算值、唯一兌換交換值。

而面對宇宙中可能若干的不同的慣性系和非慣性系，不可能變成面目全非、扭變歪曲的不同值。

從而還無所適從，無所卵用。

除了可以提供給科學幻想片之幻想材。

除了可以提供給愛閒糾纏樣繆悖論之話談。

光速不變的本質是傳播速度與物質的運動速度是兩碼事，是兩個完全不同的概念，每一種介質的傳播速度是固定不變的，物質的單體運動是可以改變的，

聲音的傳播速度是固定的，但是每個空氣分子的運動速度是可以改變，光是傳播速度，光在以太中的傳播速度是不變的，但是單個光子的運動速度是可以改變，

一根繩子，拉一物體，繩子拉物體的傳播速度是一定的，一根長棒，推動一端，另一端開始運動，是傳播速度，不是內部原子的運動速度，你敲擊鋼棒，在另一端聽到聲音，是傳播速度，不是鋼棒內部原子的運動速度，看懂了嗎？

光只有在特定的空間上可以說是不變的，放到玻璃杯的筷子的光不就變了嗎？黑洞上的光子不就讓黑洞給吸停止了。光子計算機就是要控制光的速度來實現的計算的。總之光只能在特定的情況下才能恆定的速度。

光速的本質是時間的分界線，超光速的物質已經失去了時間的意義，我們是無法察覺到的，我們只能察覺到低於光速的物質。

光速不變的本質就是，光傳播振盪的媒介質就是其所存在的磁場。（任何能量都伴隨著與之相應的磁場，運動的 物質，會因為運動而產生相應磁場，靜止的物質，也會有因為其本身駐守能量所賦予的磁場……）

簡單地說一下光速在真空中不變的內在原因，不詳細展開。

1、光是電磁波，是量子波，波的運動需要介質。

2、光波一旦進入介質，在介質中的傳播速度不會受到光源運動速度的影響。

3、真空是一種介質，這個介質就是以太。光在真空中傳播的介質就是以太。

4、以太可以被任何有質量的物質牽引，所以以太與該慣性系時空是同步的，沒有相對速度。

因此，光在真空中對於任何觀察者而言，速度不變。

光速不變的本質因為光是電磁波，沒有質量和慣性，是交替變化的電磁場。從光源產生無限小就脫離光源獨立存在，不受光源運動影響，只要傳播的介質不變光速就不變。光速不變是以光本身為參照物的，在光的行程上任取兩點的距離除以時間得到光速不變，如果選取其他參照物可以超光速。不懂光速不變的本質，用長度和時間的變化去湊合光速不變是唯心的，所犯的是低階錯誤，根據光速不變的性質可以得到統一的時間標準。時間不會因運動變得有快有慢，一直都按標準進行下去，不可能達到光速時光相對靜止了，時間就會停止。因為光速不變是以光本身為參照物，光行走30萬千米，一樣要1秒鐘。以為時間可以停止是選錯了參照物。是區域性的錯覺。標準時間照樣一分一秒的進行下去。

光速不變的本質恰恰是光速是隨空間而變化的，既不是靜止了時間，更不是壓縮了空間。光子本身是物質的，在光子運動過程中的時間、空間距離和速度幾個物理量中，其實只有空間中的距離具有不變的屬性，因為空間裡是有物質的，除去空間裡的物質後，抽象的空間距離就有了不變的屬性。速度和時間都是相對的，在不同的座標系或時空中，它們都是變化的，這種變化恰好和空間場量子的運動相一致。在具體的座標系或時空中，時間是相對不變的，而光相對於場量子運動的各方向的單向速度是不同的，但是光在各方向上閉合迴路中的速度是不變的。對每一個座標系而言，基於每一個座標系中的時間，其光的閉合迴路所表現的速度是恆定的，既我們現在在地球這個時空中定義的光速。

愛因斯坦敏銳的抓住了這個物理現實，以光為依託，以偏數學的計算方法，將空間場量子造就的引力場納入了他的相對論場方程之中，以無需構建空間物質實體為前提，甚至無需修正它的預言和結果為堡壘，成功的解決了宏觀物質世界的運動規律。但是，相對論事實上忽略了或隱藏了空間的物質屬性，它的出發點畢竟偏斜了，要知道出來混是遲早要還的。目前，相對論在黑洞等極端時空和人們的思想中造成的紊亂與日俱增，確實到了需要修正的時候了！

光速不變，其實是反映了我們這個宇宙時空的一種性質，一種非常“奇特“的性質，這種性質非常的違反我們日常的直覺和認識，甚至可以說是“反人類”的，所以我們大多數人並不願意去理解它。

為什麼說它“奇特”和“反人類”呢，因為它反映了我們的時間和空間都是“不可靠”、“不客觀“的，具體點就是，即便是“同樣”一段時間和距離，在不同速度的人看來，也是可以不同的。再具體點，舉個例子，有個仙女座星系，距我們大概250萬光年，注意這個距離“250萬光年”，這僅僅是地球上人的觀點，但如果你以光速飛行，哦不，你最多隻能以亞光速飛行才符合科學，你以亞光速飛行，你看到的這段距離會大大縮短，具體縮短了多少，到底距離是多少，透過那個洛倫茲變換公式可以計算出來，它跟你的飛行速度密切相關。上面說時空“不可靠“、“不客觀”就是這意思，它因人而變。

這些其實都是愛因斯坦的那個理論想告訴我們的，時空的相對性原理，我試著用自己的理解把它表達出來，儘管這看起來很奇葩，我仍然儘量去理解它。