光速不变：经典物理学中的以太海与光传播速度

了解相对论效应之后，我们再来看看光速。这个话题涉及经典物理学与现代物理学在物理认知上的差异。

如今人们已经可以对光速进行精确测量，光的速度被确认是30万公里/秒（299792458m/s），在物理学中对应的符号是c。

如第一章所说，在经典物理学的假设中，以太这种神秘物质充满宇宙的一切空间，由以太构成的以太海则是光波传递的介质。根据波动理论，波动的速度由其介质的物理性质与密度决定，而以太论的支持者想象以太海的密度是均匀的，所以光相对于空间的速度是一个恒常量。

在这种认知下，以太的存在很容易解释光为什么具有波动性、为什么能穿过空间，以及为什么光速恒定。遗憾在于，并没有实验能对以太的存在做出证实或证伪，这些只能是存在于理论上的假说。

而在现代物理学体系中，以太是一个冗余的概念，各种超距作用的实现依靠的是弥漫在空间中的场。爱因斯坦认为，光的波动是光子这种粒子所具有的内蕴属性，而光波是电磁波，变化的电场与磁场交替产生，由此得以穿过空间。电磁波的速度是恒定的c，这与实验及麦克斯韦方程组的计算结果一致。但是，到底是怎样的机制使光或者电磁波在时空中以恒速c运动？现代物理学并不能对其做出解释，只是将它作为光子或电磁波这种物质内蕴的特征。

不过，在现代物理学的研究思路中，这并不是一个大问题，因为它符合各种实验结果以及麦克斯韦的电磁理论，而现代物理学是由各种实验事实所支撑的。考虑到无论惯性系在空间中的速度如何，在惯性系内测定的光速永远恒定为c，因此，现代物理学将“光速恒定”视为一个公理或者基本原理，也就是狭义相对论中“光速不变原理”这个基本假设。(www.xing528.com)

一般而言，物理学研究要求理论、实验、数据这三者皆完备，而在光速恒定这个问题上，经典物理学可以用以太解释光的传播与速度，但无法通过实验验证以太的存在；现代物理学可以描述光移动时电磁场的变化，也有实验支持，但它无法解释相关物理机制，也无法解释为什么光速恒定。

所以，严格说来，这两个体系都做不到绝对完备，但我们总归能确认：

无论依据哪个体系，光在空间中的速度都被认为恒定为c。

这便足以让我们展开接下来的论述。