为什么说光速是时空的极端因果关系?
一提到光,我们知道它的速度是每秒30万公里。我们也认可这种观点:因为它是光,所以它的速度就是每秒30万公里。我们不会说因为它是一辆汽车,所以它的速度是每小时60公里。因为汽车的速度不是因为它是汽车而天生获得的,而是外力作用使它从静止加速获得的。而光速则是光天生具有的。
汽车的速度虽然也是时空下的因果作用的产物,即外力作用使其加速的结果。但是这个因果作用需要时间。光速则不同,它不需要时间,这是最快的时空因果作用。麦克斯韦方程告诉我们,因为光是电磁波,所以它的速度就是30万公里每秒。这就相当于是逻辑上的因果作用,是瞬时的。
这个不依赖时间的时空因果关系,造就了光速相对于时空里的任何参考系都不变。
麦克斯韦方程统一了电磁场,预言了电磁波的存在,并且电磁波的速度是一个恒定值——30万公里每秒。麦克斯韦没有说明这个速度是相对于哪个运动参考系的速度。他不需说明,因为麦克斯韦方程本身没有说明适用在哪个参考系。正如牛顿力学定律也没有说明适用在哪个参考系。所有的物理定律在所有的参考系下都成立。只不过大多数物理定律没有与参考系的运动相冲突,而麦克斯韦方程揭示的光速不变与参考系有冲突而已。
这个电磁波的速度是相对于任何时空的,或者说,电磁波是独立于时空的。可以画两条平行线,下面一条代表时空,上面一条代表电磁波。这两条平行线始终保持着30万公里每秒的距离。时空线下面的速度如果要向上接近光速,必然使时空线向上弯曲。同时,为了保持两线平行,电磁波的线也会向上弯曲。