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論光速
論光速不變
小時候， 我在農村長大。那時， 貧困的農村還未
有電燈， 每當夏夜，人們都喜歡到戶外乘涼。大人搖
著扇子閒話家常，小朋友則四處奔走。四周圍黑黑的，
只有天上最明亮。這時不看天空還能看什麼呢？於是
星空就成了兒時夏夜看得最多、最吸引孩子目光的地
方了。
月亮在星空中是最亮的， 那時我就發現了月亮是
會跟著人走動的。你走一步它就跟著你移動一步；你
走得快， 它也跟著移動得快； 你停下來， 它也跟著停
下來。於是我想， 是不是月亮只跟著我一個人走呢？
一問同伴，才知道原來其他人也覺得月亮會跟著他們
走。這使我想不通， 月亮只有一個， 怎麼會同時跟著
這麼多人走動呢？直到長大了，我才知道是怎麼一回
事，原來是月亮給人的一種錯覺。月亮本來離我們十
分遠，但給我們眼睛的錯覺是較近的，比白雲遠不了
多少。它有時躲在白雲裏， 再從雲邊露出臉來， 小時
覺得月亮只有吃飯時盛菜的碟子那樣大。而日常生活
經驗告訢我們，當我們向前跑動時身邊的景物就會向
光是一種射線， 有人認為它是一種粒子， 有人認
為它是一種波。它具有粒子和波兩種特性。在我們的
宇宙中，有很多射線，而光是這些射線中很窄的一小
段波段，但這小段波段卻是太陽照到地球上最強、最
多的射線。當然， 最強的還有紫外線， 但它不是最多
的。其中的一個原因是，它被我們地球的大氣層阻隔
了大部分。猛烈的光照到地球上，動物一定有所感受，
感受最強的便是可見光的波段。於是從低等動物開始，
就進化出能感受光波的細胞，繼而進化出眼晴。也就
是說，光使人類能進化出眼晴來感受它。
由於人類有了眼晴， 所以光對人類極其重要。如
果沒有光線傳遞資訊，人類的感知能力就相應大大縮
小。我們無從進行尖端的研究， 勢必防礙人類發展。
而對光的認識也一樣，認識錯了而不改，同樣亦會防
礙人類的認知發展。
我們每天睜開眼晴， 就感受到光線。光線對人類
來說是十分熟識的東西，但人類對光線是不是全然瞭
解了呢？ 其實， 到現在， 人類在光的理解上還存在著
很多爭議，起碼我個人就不同意現行對光的一些理論。
後退，如果不向後退的就肯定跟著你跑了。而另一方
面的事實是當你向前移動時（ 例如坐在開動的火車
裏）， 近的景物移動很快， 但遠景就移動得慢。月亮
實際在極遠處，你不會看到它的移動，但因你同時錯
誤地覺得它很近，所以當你向前移動時，它應該後退
才是。你向前走時看著並不後退的月亮，就覺得它跟
你移動的速度一樣了。
舊的疑問解決了， 但新疑問又出來了。現在流行
的理論說光速是不會變的，不管你本身的速度如何，
光相對於你的速度，都是約30 萬公里／秒。這不就像
兒童時代的月亮一樣， 會跟著人走嗎？ 你走快些， 光
就會走快些； 你走得慢些， 光就會走慢些， 總是與你
保持住30 萬公里／秒的速度。這對於我們日常生活的
經驗來說， 是不可能發生的事。本來，「光速不變」
這種說法並無什麼堅實的理據，而且只要想深一層就
會發現，這種說法是明顯地違背了物體運動相對論的
精神的。光既然有速度，那麼相對於不同速度的人來
說，必有不同的相對速度。怎麼會出現對不同速度的
人，都同樣是30 萬公里／秒的呢？
但是話又說回來， 在我們日常經驗裏， 有不同速
度的人， 不管他的速度如何， 他總能見到光吧， 決不
會出現漆黑一片的景象。那麼， 如果他能見到白光，
這白光的速度就是30 萬公里／秒。這個速度就是白光
的速度， 是白光的性質之一。如果你能見到它， 它與
你的相對速度必定是30 萬公里／ 秒了。而且還有科
學家用干涉儀測量過，不同速度的光源射來的白光，
它的速度是一樣的，不會產生干涉現象。如果你相信
光速可變， 對於這兩個情況又如何解釋呢？（ 這兩個
問題將在後面討論。）於是很多人都相信光速對不同
速度的人來說，相對速度都是30 萬公里／秒了。但這
對於相信物體運動相對論的人來說，是很難理解的。
（這裏所說的相對論是指加利略與牛頓的物體運動相對
論，而不是指廣義或狹義相對論，以後所提的相對論
也一樣。） 於是這些人只有兩種選擇， 一是相信相對
論而不相信光速不變，二是相信光速不變而放棄物體
運動相對論。但是放棄相對論是不容易的，你根本找
不到不相信相對論的理由。於是大多數專家選了第三
種選擇，就是相信光速不變的理論，而對這理論與相
對論相矛盾的事實隻字不提。於是，無形中光子成了
世界上唯一不遵守物體運動相對論的粒子，相對論也
就再不是放諸四海而皆準的理論了！
由於上述的原因， 很多人都相信光速對於不同速
度的人或物體，速度都是不變的。並由此推論出光速
是速度的極限， 認為如果超光速， 歷史就會倒轉， 更
推論出人類可以以速度的變化而回到過去或走到未
來。速度可以改變時間， 真像「天方夜譚」一樣。由
於這種理論非常怪異，於是有更多人被吸引住了。有
很多科學家浪費很多金錢及時間於這方面的研究上，
近來還有科學家把精確的計時器放到高速飛行的飛機
上， 看計時器的時間有沒有慢下來。在我看來， 這些
實驗是多餘的，其實光速是可超越的。速度並不能改
變時間，亦不會改變長度。這些問題將在後面第二章
的〈論時間〉中詳細討論。
實際上， 光速真的是不變的嗎？ 光子真的可以違
反相對論以「光速不變」（其實是同一時間以千變萬
化的速度）撗行於物質世界嗎？
其實有時肉眼看見的現象並不一定等同實際情
況。如果看見的事物給人的印象與實際一定相符，世
間就不會有魔術師了。既然人類有魔術師，那麼大自
然或上帝會不會也來點小魔術掩人耳目，使人誤解了
一些自然現象，以為光速不變，就像我們在兒時誤解
月亮跟著人走一樣呢？
在這裏我得表明自己的觀點： 我同意光子從發光
體出來的速度在真空中有約30 萬公里／秒的速度，但
是這只是相對於這個發光體的速度，我是絕不同意「光
速不變」這種理論的。相對於不同速度的人，它就有
不同的速度。我認為由於白光是由不同速度的七色光
組成，所以不同速度的人所看到的白光並不是相同組
合的白光。也就是說，他只能看到與他速度相對應的
白光。我覺得光子與其他物質一樣，對不同速度的人
應有不同的相對速度，光速是可變的。為什麼我會有
這種想法呢？因為如果光速不變會形成很多矛盾，矛
盾多的理論並非好理論，到最後必會被人摒棄。現在
就讓我們設計兩個實驗，用它來證明光速不變理論如
果成立，會產生種種矛盾吧。
1 超高速飛行實驗
為了做好這個超高速飛行實驗， 我們要先在地球
的左右兩邊建造A 及B 兩個太空站， 它們距離地球中
心各9「光天」（即光速飛行要9 天才能到達）的距離，
而地球剛好在中央。那麼，從A 站到B 站的距離是18
光天了。它們的交通工具是以光速90% 行駛的太空船。
於是從A 站出發的太空船，飛行10 天剛好到達地球，
飛行20 天就剛好到達對方基地。
實驗開始時， 基地的A 和B 分別有火箭a 及b 以
光速90% 向對方基地飛去。兩隻火箭必須每隔一秒鐘
向前射出閃光一次，以讓對方看見自己的存在。那麼
在飛行10 天後，他們必定是在地球上空相遇了。在它
們相遇時，他們看見了什麼景象呢？
在地球上的觀察員必定是看見a 火箭及b 火箭都
以90% 的光速從左右兩邊飛來， 而閃光卻以100% 光
速向他飛來（根據光速不變理論）。那麼火箭在一秒
前發出的閃光必定超前火箭10% 光速處，也就是與火
箭相距3 萬公里（ 光速約30 萬公里／ 秒）。於是這
時火箭又發出第二次閃光。以此計算（以數學計算驗
證物理定律，不一定要複雜的物理公式，有時用簡單
的算術方法也可以），地球觀察員將看到兩隻火箭每
秒發出的閃光連成一串，走在火箭前面，它們的距離
是3 萬公里。由於它們走在火箭前面， 它們必定是先
照亮對方的火箭，然後雙方火箭才相遇的。當這串相
距3 萬公里的光射到地球觀察員的眼睛時，他在一秒
鐘內可以看到10 個閃光。於是他將覺得，火箭不按照
規定，在一秒鐘內發射一次閃光，而是發射了10 次閃
光了。而且即時可看到， 在地球上一秒鐘， 看著火箭
發射了10 次閃光。如果以此計算，地球上的一秒鐘不
是相等於火箭船上的10 秒鐘嗎？大家要記住這種計算
方式。即是說， 如果「光速不變」理論成立， 地球上
一秒等於火箭上10 秒；地球上一年等於火箭上10 年。
於是地球覺得a 及b 火箭要用10 天時間才在地球相遇，
而a 及b 火箭可能已覺得飛行了100 天了。這可能嗎？
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