第三章 夢裡乾坤4(硬核,非理工慎入)
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那天晚上,他向我提了一個似乎很幼稚的問題,為什麼在愛因斯坦的相對論裡面,要把真空中的光速規定為一個常數呢?
我告訴他,這跟愛因斯坦沒關係。
真空中的光速為常數,是麥克斯韋方程組裡就已經確定了的。
1863年,麥克斯韋在整理電學和磁學的物理單位時,發現在高斯處理電與磁轉化的運算數據里,有一個數字經常出現,它恰好就是1851年傅科所測得的光在真空中傳播的速度。高斯當年運算的時候,對這個數字不太重視,因為那還是在1830年代,還沒有傅科的光速數據。
麥克斯韋很興奮,又進行了更多的運算來進行檢驗,結果發現,真空中的介電係數與磁導數總是保持不變。也就是說,它們是一對常數,而這兩個常數相乘后的倒數,恰好是真空中的光速的平方。
正是發現了真空中的介電係數、磁導數和光速三者之間的緊密關係,麥克斯韋才將光電磁三者統一起來,用一組簡潔優美的方程建立了統一的電磁學,並預測了電磁波的存在。
他馬上質疑道,可這也不能確定光在真空中的傳播速度是恆定的呀?
我差點暈倒了,我問他,你既然是學物理的,難道連邁克爾遜-莫雷的以太零漂移實驗也沒聽過嗎?
他說當然聽過,但這個實驗表明的,只是從同一光源中發出的同一頻率的光在任何參照系裡面速度都是一樣的,也就是說,光速不受參照系的影響,這也是愛因斯坦相對論的理論基礎。可是,根據他自身的經驗,不同頻率的光,在真空中的傳播速度是不同的。
不同頻率的光在真空中的傳播速度不同?
我愕然了。
我告訴他,只有在介質中,不同頻率的光才會呈現出不同的傳播速度,但在真空中是絕對不會發生的。
不對,他回答說,他曾用他的靈魂觸鬚在真空玻璃管里測試過,黑光的傳播速度,遠遠地高於可見光的傳播速度。
靈魂觸鬚測試?我驚訝地問。
是的,他回答我,他的靈魂觸鬚,能感受到光波的觸動。從同一位置發出的光,黑光的光子位移速度,遠遠地高於可見光光子的位移速度。
我當即毫不留情地斥問他,即使是可見光,它在真空中的傳播速度也達到每秒3萬公里。就算不同頻率的光確實有不同的傳播速度,你的真空玻璃管該有多長,你的靈魂觸鬚才能感覺到它們之間的差別。
他說,不管我信不信,反正他的靈魂觸鬚能區分出來,因為兩者之間速度差距的比例,就好像徒步走路與開汽車趕路之間的比例。