愛因斯坦1905年9月發(fā)表在德國《物理學年鑒》上的那篇著名的相對論論文《論動體的電動力學》,提到光速問題的話有四段：
“光在空虛空間里總是以一確定的速度V傳播著,這速度同發(fā)射體的運動狀態(tài)無關(guān).”
“下面的考慮是以相對性原理和光速不變原理為依據(jù)的,這兩條原理我們定義如下：
1. 物理體系的狀態(tài)據(jù)以變化的定律,同描述這些狀態(tài)變化時所參照的坐標系究竟是兩個在互相勻速平行移動著的坐標系中的哪一個并無關(guān)系.
2. 任何光線在‘靜止的’坐標系中都是以確定的速度V運動著,不管這道光線是由靜止的還是運動的物體發(fā)射出來的.”
“對于大于光速的速度,我們的討論就變得毫無疑義了；在以后的討論中,我們會發(fā)現(xiàn),光速在我們的物理理論中扮演著無限大速度的角色.”
“由此,當υ=V時,W就變成無限大.正像我們以前的結(jié)果一樣,超光速的速度沒有存在的可能.”
（《愛因斯坦奇跡年━━改變物理學面貌的五篇論文》[美] 約翰•施塔赫爾主編,范岱年、許良英譯,上?？萍冀逃霭嫔?001年版 第97━98頁,第100━101頁,第109頁,第127頁.）
光速不變第四解為質(zhì)速解,此解從質(zhì)速關(guān)系得來.愛因斯坦質(zhì)速關(guān)系式：
m=m0/√1-υ2/c2（m為運動質(zhì)量,m0為靜止質(zhì)量,υ為物體運動速度,c為光速）說明：物體以遠低于光速的速度（人體尺度下）運動時,質(zhì)量變化不明顯,增加的質(zhì)量忽略不計,可認為質(zhì)量不變,以經(jīng)典力學規(guī)律足可以應付計算需要.但接近光速運動時,物體質(zhì)量增加較多,隨著向光速的靠近,質(zhì)量趨向無限大.大小兩極相通,質(zhì)量無限大因兩極同一又為無限小,質(zhì)量無限小可視為零,因此光子無靜止質(zhì)量.光作為極限物,大小同一,動靜也同一,無靜止質(zhì)量即為無運動質(zhì)量.從質(zhì)速關(guān)系式也可得m0=0時,m=0,υ=c時,此公式不成立.有人認為沒有質(zhì)量怎會有能量?須知電磁場為能量場,光量子又是能量子,因光子無質(zhì)量,任一能量值在與質(zhì)量對比時都為無限大,因無質(zhì)量,運動中也不消耗能量,除傳遞能量給其它物體外,光子能量足以保持其速度不變.
光子無質(zhì)量為知性所不容,人們到處尋找有質(zhì)量的根據(jù).有人認為光有光壓為有質(zhì)量表現(xiàn),但不知光壓乃光電效應表現(xiàn),是光量子、光能轉(zhuǎn)化為電能的表現(xiàn).也有人引愛因斯坦質(zhì)能公式：E=mc2（E為能量,m為慣性質(zhì)量,c為光速）,認為有質(zhì)量才有能量,這就和前述質(zhì)速公式?jīng)_突,這種沖突說明光作為極限物,獨立于兩式之外.我們根據(jù)另一能量公式：E=hν（E為能量、n為普朗克常數(shù)、ν為光頻率）可計算出一定頻率光之光子能量,使m=hν/c2推導光子潛質(zhì)量.注意,這里指的是一定能量必對應一定質(zhì)量,但對光子而言這只是其潛在質(zhì)量而非實在質(zhì)量,這就是實驗中找不到有質(zhì)量的光子的原因,潛在質(zhì)量只說明可以轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗌儋|(zhì)量.如按經(jīng)典力學觀點非認定光有質(zhì)量,電磁場有質(zhì)量,真空作為光量子場就要表現(xiàn)出巨大質(zhì)量,一切有光的場所也會有沉重的質(zhì)量壓力,含有電磁場的粒子質(zhì)量都需加倍, 引力定律還會使真空形變.推理繼續(xù),光越強,質(zhì)量越大,引力越大,恒星都變成了黑洞,豈不荒謬!電磁場為能量場,引力場為質(zhì)量場,二者進一步同一才將潛在的質(zhì)能關(guān)系揚棄為真實關(guān)系,這卻不是本篇所論之題.還有人以光線在引力場中彎曲來證光有質(zhì)量,有質(zhì)量的東西才受引力吸引.我們知道,能量為斥力,不受引力作用影響,至于為何會彎曲,以后自會了解.電磁場有能量而無質(zhì)量,引力場有質(zhì)量而無能量,實物處二者間而兼有之,我們需再走一段才能真正了解它們.
光速不變的第五解為時空解,時空解源自愛因斯坦相對論.相對論告訴我們,物體高速運動時會發(fā)生“尺短鐘慢”的現(xiàn)象,這種現(xiàn)象在低速運動中變化極小,可按牛頓力學定律視其無變化,但在高速中變化明顯.如沿運動方向取1米的標尺,以地球時間1秒計算,每秒速度在3萬公里時,1米為0.995米,1秒為1.01秒；在15萬公里時,1米為0.866米,1秒為1.15秒；在29.7萬公里時,1米為0.141米,1秒為7.1秒；在29.99萬公里時,1米為0.02米,1秒為50秒.當物體運動速度達到光速時,物體沿空間方向的尺度會縮短為零,時間會慢到停止.
υ（公里/秒）
ι0（米）
ι（米）
t 0（秒）
t（秒）
0.1c=3萬
1
0.995
1
1.01
0.5c=15萬
1
0.866
1
1.15
0.9c=27萬
1
0.436
1
2.29
0.99c=29.7萬
1
0.141
1
7.1
0.9998c=29.99萬
1
0.02
1
50
C=29.9792 458萬
1
0
1
0
“尺短鐘慢”效應說明空間和時間是隨物質(zhì)運動速度的變化而變化的,它適用于一切物質(zhì),包括光.光速下,時鐘停擺,零時間意味著光在傳播過程中不消耗時間.空間是物質(zhì)的延展性,時間是物質(zhì)變化的連續(xù)性或延展性.沒有時間就意味著物質(zhì)靜止不變,保持原狀,所以光速不變.零時空雖是合理推論,是自然現(xiàn)象、自然法則,也為知性形而上學所不容.更有一部分人認為運動是絕對的,靜止時相對的,不但把運動與靜止相割裂和對立,且把本應一并使用的對應范疇——相對與絕對分贈不同事物,在形而上學中也淪落到低層次.
辯證法認為有無同一.零時空并不意味著真的一無所有,而是說我們無法測量這時空.無數(shù)光量子溶為一體,共同構(gòu)成大統(tǒng)一場,不分彼此,此光即彼光,因為你無法分離出單個的光量子,你也就無法給定某個量子以特定的空間和時間.這一現(xiàn)象與經(jīng)濟學中全民所有疑難類同：生產(chǎn)資料歸全體人民所有,每個人都擁有生產(chǎn)資料,這只是象征性的；每個人又不擁有生產(chǎn)資料,這是實際性的,無法確定哪些生產(chǎn)資料是某個人的,結(jié)果無產(chǎn)階級仍是無產(chǎn)階級.世風日下情況下,私心膨脹,就變成你的也是我的,不拿白不拿,大家都拿,拿大家的.
人類生活領(lǐng)域比起這宇宙來,渺如塵沙,不值一提.人長期生存于人體尺度領(lǐng)域中,其生活經(jīng)驗及認識局限于此,這個世界的兩極——極大和極小都在我們世界之外.如果不是近代人類面臨生存危機,迫使我們跨入兩極神秘之域,尋求新的生存空間,我們將永不能理解老子及黑格爾的辯證思想.