愛(ài)因斯坦1905年9月發(fā)表在德國(guó)《物理學(xué)年鑒》上的那篇著名的相對(duì)論論文《論動(dòng)體的電動(dòng)力學(xué)》,提到光速問(wèn)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(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān).”
“下面的考慮是以相對(duì)性原理和光速不變?cè)頌橐罁?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(shí)所參照的坐標(biāo)系究竟是兩個(gè)在互相勻速平行移動(dòng)著的坐標(biāo)系中的哪一個(gè)并無(wú)關(guān)系.
2. 任何光線在‘靜止的’坐標(biāo)系中都是以確定的速度V運(yùn)動(dòng)著,不管這道光線是由靜止的還是運(yùn)動(dòng)的物體發(fā)射出來(lái)的.”
“對(duì)于大于光速的速度,我們的討論就變得毫無(wú)疑義了；在以后的討論中,我們會(huì)發(fā)現(xiàn),光速在我們的物理理論中扮演著無(wú)限大速度的角色.”
“由此,當(dāng)υ=V時(shí),W就變成無(wú)限大.正像我們以前的結(jié)果一樣,超光速的速度沒(méi)有存在的可能.”
（《愛(ài)因斯坦奇跡年━━改變物理學(xué)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(yè),第100━101頁(yè),第109頁(yè),第127頁(yè).）
光速不變第四解為質(zhì)速解,此解從質(zhì)速關(guān)系得來(lái).愛(ài)因斯坦質(zhì)速關(guān)系式：
m=m0/√1-υ2/c2（m為運(yùn)動(dòng)質(zhì)量,m0為靜止質(zhì)量,υ為物體運(yùn)動(dòng)速度,c為光速）說(shuō)明：物體以遠(yuǎn)低于光速的速度（人體尺度下）運(yùn)動(dòng)時(shí),質(zhì)量變化不明顯,增加的質(zhì)量忽略不計(jì),可認(rèn)為質(zhì)量不變,以經(jīng)典力學(xué)規(guī)律足可以應(yīng)付計(jì)算需要.但接近光速運(yùn)動(dòng)時(shí),物體質(zhì)量增加較多,隨著向光速的靠近,質(zhì)量趨向無(wú)限大.大小兩極相通,質(zhì)量無(wú)限大因兩極同一又為無(wú)限小,質(zhì)量無(wú)限小可視為零,因此光子無(wú)靜止質(zhì)量.光作為極限物,大小同一,動(dòng)靜也同一,無(wú)靜止質(zhì)量即為無(wú)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量.從質(zhì)速關(guān)系式也可得m0=0時(shí),m=0,υ=c時(shí),此公式不成立.有人認(rèn)為沒(méi)有質(zhì)量怎會(huì)有能量?須知電磁場(chǎng)為能量場(chǎng),光量子又是能量子,因光子無(wú)質(zhì)量,任一能量值在與質(zhì)量對(duì)比時(shí)都為無(wú)限大,因無(wú)質(zhì)量,運(yùn)動(dòng)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(wú)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(rèn)為光有光壓為有質(zhì)量表現(xiàn),但不知光壓乃光電效應(yīng)表現(xiàn),是光量子、光能轉(zhuǎn)化為電能的表現(xiàn).也有人引愛(ài)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(rèn)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(shuō)明光作為極限物,獨(dú)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(jì)算出一定頻率光之光子能量,使m=hν/c2推導(dǎo)光子潛質(zhì)量.注意,這里指的是一定能量必對(duì)應(yīng)一定質(zhì)量,但對(duì)光子而言這只是其潛在質(zhì)量而非實(shí)在質(zhì)量,這就是實(shí)驗(yàn)中找不到有質(zhì)量的光子的原因,潛在質(zhì)量只說(shuō)明可以轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗌儋|(zhì)量.如按經(jīng)典力學(xué)觀點(diǎn)非認(rèn)定光有質(zhì)量,電磁場(chǎng)有質(zhì)量,真空作為光量子場(chǎng)就要表現(xiàn)出巨大質(zhì)量,一切有光的場(chǎng)所也會(huì)有沉重的質(zhì)量壓力,含有電磁場(chǎng)的粒子質(zhì)量都需加倍, 引力定律還會(huì)使真空形變.推理繼續(xù),光越強(qiáng),質(zhì)量越大,引力越大,恒星都變成了黑洞,豈不荒謬!電磁場(chǎng)為能量場(chǎng),引力場(chǎng)為質(zhì)量場(chǎng),二者進(jìn)一步同一才將潛在的質(zhì)能關(guān)系揚(yáng)棄為真實(shí)關(guān)系,這卻不是本篇所論之題.還有人以光線在引力場(chǎng)中彎曲來(lái)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(huì)彎曲,以后自會(huì)了解.電磁場(chǎng)有能量而無(wú)質(zhì)量,引力場(chǎng)有質(zhì)量而無(wú)能量,實(shí)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(shí)空解,時(shí)空解源自愛(ài)因斯坦相對(duì)論.相對(duì)論告訴我們,物體高速運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)生“尺短鐘慢”的現(xiàn)象,這種現(xiàn)象在低速運(yùn)動(dòng)中變化極小,可按牛頓力學(xué)定律視其無(wú)變化,但在高速中變化明顯.如沿運(yùn)動(dòng)方向取1米的標(biāo)尺,以地球時(shí)間1秒計(jì)算,每秒速度在3萬(wàn)公里時(shí),1米為0.995米,1秒為1.01秒；在15萬(wàn)公里時(shí),1米為0.866米,1秒為1.15秒；在29.7萬(wàn)公里時(shí),1米為0.141米,1秒為7.1秒；在29.99萬(wàn)公里時(shí),1米為0.02米,1秒為50秒.當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到光速時(shí),物體沿空間方向的尺度會(huì)縮短為零,時(shí)間會(huì)慢到停止.
υ（公里/秒）
ι0（米）
ι（米）
t 0（秒）
t（秒）
0.1c=3萬(wàn)
1
0.995
1
1.01
0.5c=15萬(wàn)
1
0.866
1
1.15
0.9c=27萬(wàn)
1
0.436
1
2.29
0.99c=29.7萬(wàn)
1
0.141
1
7.1
0.9998c=29.99萬(wàn)
1
0.02
1
50
C=29.9792 458萬(wàn)
1
0
1
0
“尺短鐘慢”效應(yīng)說(shuō)明空間和時(shí)間是隨物質(zhì)運(yùn)動(dòng)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(shí)鐘停擺,零時(shí)間意味著光在傳播過(guò)程中不消耗時(shí)間.空間是物質(zhì)的延展性,時(shí)間是物質(zhì)變化的連續(xù)性或延展性.沒(méi)有時(shí)間就意味著物質(zhì)靜止不變,保持原狀,所以光速不變.零時(shí)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(xué)所不容.更有一部分人認(rèn)為運(yùn)動(dòng)是絕對(duì)的,靜止時(shí)相對(duì)的,不但把運(yùn)動(dòng)與靜止相割裂和對(duì)立,且把本應(yīng)一并使用的對(duì)應(yīng)范疇——相對(duì)與絕對(duì)分贈(zèng)不同事物,在形而上學(xué)中也淪落到低層次.
辯證法認(rèn)為有無(wú)同一.零時(shí)空并不意味著真的一無(wú)所有,而是說(shuō)我們無(wú)法測(cè)量這時(shí)空.無(wú)數(shù)光量子溶為一體,共同構(gòu)成大統(tǒng)一場(chǎng),不分彼此,此光即彼光,因?yàn)槟銦o(wú)法分離出單個(gè)的光量子,你也就無(wú)法給定某個(gè)量子以特定的空間和時(shí)間.這一現(xiàn)象與經(jīng)濟(jì)學(xué)中全民所有疑難類同：生產(chǎn)資料歸全體人民所有,每個(gè)人都擁有生產(chǎn)資料,這只是象征性的；每個(gè)人又不擁有生產(chǎn)資料,這是實(shí)際性的,無(wú)法確定哪些生產(chǎn)資料是某個(gè)人的,結(jié)果無(wú)產(chǎn)階級(jí)仍是無(wú)產(chǎn)階級(jí).世風(fēng)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(lái),渺如塵沙,不值一提.人長(zhǎng)期生存于人體尺度領(lǐng)域中,其生活經(jīng)驗(yàn)及認(rèn)識(shí)局限于此,這個(gè)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(jī),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.