解读迈克尔逊莫雷实验，光速为什么是不变的？
光子的特殊之处在于，它的质量极小，因此它的能量变化主要体现在空间势能上，这一变化通过弛豫时间体现出来。因此，光速仅表示光子保持其相对于空间势能所需的速度，反映出光速在空间中的不变性。
因此，当光子离开恒星时，会经历一个从以速度c运动于恒星到以速度c运动于空间的转变过程。由此产生的动能或势能变化，会导致频率的改变，这就是我们观察到的光谱频移的原理。
正是因为恒星频率的周期性变化，使我们推断出它正围绕另一颗恒星运动。由此，我们证实了光速不变的原理，也就是说，光速仅与空间相关，而与光源无关。
与双星实验相对应的是迈克尔逊-莫雷实验。实验起初是为了验证地球是否拖拽着以太空间。以太被认为是与物质不同的一种媒介，光线正是通过它传播。如果迈克尔逊-莫雷实验观察到周期性的干涉条纹移动，那就意味着地球在以太空间中有绝对运动；如果实验结果为零，则意味着地球与以太同步移动。
然而，实验结果并未发现干涉条纹的移动。这难道就意味着以太空间随着地球一起移动了吗？我们还未下定论。毕竟，地球不可能拖着整个空间运动，一旦离开地面，以太空间会逐渐脱离地球的影响，形成以太风。
因此，迈克尔逊和莫雷将实验搬到了高山上，期待能够观察到由于高度变化而导致的光的干涉条纹变化。遗憾的是，他们依旧没有观察到任何变化。于是，经典力学的以太理论陷入了困境。以太空间既不跟随地球移动，也没有以太风的存在。因此，人们从迈克尔逊-莫雷实验得出的结论是，光速仅与光源有关，与空间无关。
如此看来，就像文章开头提到的那个神秘装置一样，光速也展现出了矛盾的一面。在双星实验中，光速与空间相关，与光源无关；而在迈克尔逊-莫雷实验中，光速与光源相关，与空间无关。为何在同样的宇宙中，同样的光线，会呈现出如此截然不同的现象？
对此，我们有两种认知方法。第一种是归纳法，从众多现象中寻找共性规律，并将其应用于整个宇宙。第二种是演绎法，即建立一个具体的物理机制，使得不同现象仅是该机制在不同极限条件下的不同表现形式。
就神秘装置而言，若使用归纳法，我们可以提出一个原理，声明该装置同时具备可穿透性和不可侵入性。矛盾似乎消除了，但留下了一个更大的谜题，为何该装置具备如此截然不同的性质？
如果采用演绎法，我们可以假设该装置是一个电扇，其性质取决于子弹与扇叶速度的比值。当该比值远大于1时，电扇表现为可穿透性；而比值远小于1时，电扇则表现为不可侵入性。通过具体的物理机制，将不同现象隔离在不同条件下。如此，便在时间上避免了矛盾现象的出现，从而解决了矛盾。由此，我们理解了为何宇宙向我们展现的是各种混乱不一的世界，因为同样的物理机制在不同极限条件下表现出了不同的特征。因此，我们获得了统一的认识，使现实世界展现出了有序的统一性。
对于遇到矛盾现象的人们来说，许多人倾向于选择第二种方法解决矛盾，只有“傻子”才会选择第一种方法，认为那是自欺欺人的做法。然而，实际上不仅有人采用归纳法，而且这种方法在获取足够信息的基础上，构建适当的物理机制时，是必不可少的。因此，在应用演绎法之前，我们需要首先运用归纳法来找出不同现象之间的外在联系。
对于光速变化的矛盾现象，爱因斯坦采用了归纳法来解决。他认为，既然光的矛盾现象存在，那么就将这一矛盾视为宇宙的基本规律，以消除矛盾。因此，他提出了光速不变原理，认为在任何参照系上观测到的光速都是相同的。面对不同速度的观察者和同一束光，如何测得相同的速度？为了满足光速不变原理，就需要重新定义长度和时间，确保测得的光速始终是恒定的c。这就像是用不同语言讲述同一件事，尽管表达方式不同，但含义始终如一。
因此，爱因斯坦构建了狭义相对论，使我们有机会认识到物体在高速运动时，其速度的增加会受到空间的限制，不能超过光速。狭义相对论是关于空间效应的唯象理论，建立了不同现象之间的外在联系。
当然，对于我们人类来说，这种唯象的理论并不足够，我们仍不知道为什么光速是不变的，这不利于我们深入研究光子的特性。
随着人类认识的发展，普朗克常数h的普遍存在，以及各种微观粒子的波动性，都表明我们的宇宙由不可再分的最小粒子（量子）构成。由此，形成了一个有机的量子宇宙观：
离散的基态量子构建了空间，受到激发的量子成为光子，由高能量子组成的封闭体系便是物质。
根据量子的物理机制，运用演绎法，我们理解了上述两个关于光速的实验矛盾。由于光速是光子保持其相对于空间势能的速度，因此光速相对于量子空间是恒定的。
当量子受到激发成为光子时，其速度首先服从于光源的内空间，相对于光源以速度c运动，这属于迈克尔逊-莫雷实验的情况，即短距离的极限情况；
当光子进入外部的量子空间时，光子通过与空间量子的碰撞，逐步改变其速度，保持其相对于空间的速度恒定。由此引发的动能变化，由光子的势能补偿，表现为光的运动频移。这就逐步过渡到了双星实验的结果，光速不再与光源相关，光子转变为相对于空间以速度c运动。因此，借助量子的物理机制和光子传播的距离，将两个矛盾的实验分隔开来，避免了矛盾的出现。
这就是我们用电扇的物理机制来解决神秘装置问题的做法。作为引申，我们可以将宇宙中的各种不同现象，都归结为量子及其不同状态的变化，归结为量子空间的破缺（不对称碰撞）。
综上所述，尽管双星实验和迈克尔逊-莫雷实验呈现出矛盾的现象，但我们可以以此为契机，构建具体的物理机制，将矛盾的现象分隔在不同的极限条件下。因此，我们运用演绎的方法，将获得的物理机制应用于宇宙的各个方面，使我们获得了统一的认识。返回搜狐，查看更多