 光是人类最早熟悉和认知的自然现象，比如阳光和火光。对于原始人来说，光与其生活是息息相关的。光既可以驱赶野兽，又能够带来温暖。然而，光又是最为神秘的，以至于人们将光排除在物质之外。如果我们亲临教堂，就会被透过高耸的大厅射下来五彩斑斓的光芒所感动，犹如步入了天堂。 到了经典时期，光是直线的象征。而且，光不仅具有粒子性，还具有波动性。光速被认为是自然界中最快的速度。 然而，更为奇特的是，光在经过大物质时，其路径竟然是弯曲的。而且，光速相对于任何参照系的观察者来说，都是一个不变的量。甚至，在许多物理公式中，都可以看到光速c的身影。 于是，人们很自然地会发问，光的本质是什么？决定光速的因素是什么？光速是凌驾于自然界的一个不变的常数，还是一个反映物理变化的参量？ 进入二十世纪，当人的认识范围扩展到高速领域、宇观领域和微观领域，发现了许多新奇的现象。这些现象，仅从物质的角度是很难理解的。 比如，物体的运动速度受到了限制，不能超过光速； 比如，任何微观粒子都具有波动性； 比如，物质的体积仅仅是电子高速运动所形成的封闭体系； 比如，原子的衰变，会由质量转化为能量； 比如，能量是不连续的，存在着不可再分的最小粒子即量子； 比如，物质既可以使光线弯曲，也可以使光的频率发生变化。 根据上述新的现象，使人类认识到，在自然界中，除了物质的存在，还存在着影响物质存在的物理背景，即存在着具体的物理空间。而且，自然界是由不可再分的最小粒子即量子构成的。于是，原来机械的世界观不再适用了。取而代之的，是有机的量子宇宙观，即： 离散的基态量子构成空间； 受到激发的量子成为光子； 由高能量子组成的封闭体系成为基本粒子； 由各种基本粒子组成更高层次的封闭体系，就是原子、分子和宏观物质。 于是，由于空间的存在，自然界中的任何物体的外在能量都有两种存在形式。其一是相对于自身的动能，用物理参量速度来描述该能量的变化；其二是相对于空间的势能，用物理参量弛豫时间(频率的倒数）来表示物体与空间的关系，从而反映该物体所具有的势能变化。 对于低速运动的宏观物质来说，空间对其产生的影响可以忽略不计。此时，该物体的外在能量主要是动能，因而其速度是变化的，弛豫时间则是不变的。 反之，另一个极端的情况是质量最小的光子。由于光子的质量非常小，以至于其自身的动能远远小于其相对于空间的势能。于是，光子能量的变化，主要是其势能的变化；光子的速度是不变的，变化的是描述空间关系的弛豫时间。 由此，我们看到，光速只是光子维持其相对于空间势能的速度。光速和其他物体的速度一样，都是描述动能的物理参量。光速之所以特殊，具有不变性，只是因为光子的质量太小，使其动能可以忽略不计。光子的能量变化主要是其势能的变化，与其速度参量无关。 既然光速只是光子维持其相对于空间势能的速度，那么光速的大小就取决于光子能量的大小和空间密度的多少。这就好比是赤脚划水运动，运动员需要被拖拽的速度取决于其个人的体重和水的密度。体重越大，水的密度越小，使运动员站在水面上的速度就越大。 在宇宙膨胀之初，宇宙的密度近似为无穷大，相应的光速近似为零。之后，随着宇宙的膨胀，宇宙内部空间的量子密度会不断地降低即量子之间的距离不断地增大。于是，光子维持其相对于空间势能的速度就会相应地提高，由光子的部分势能转变为光子的动能。这就是光的膨胀红移。 目前，实际测得的每秒近30万公里的光速，是与宇宙膨胀到现在其所具有的空间量子密度相一致的。从这个意义上来说，光速是关于宇宙膨胀及其空间量子密度的物理参量。之所以看不到光速的变化，是因为我们人类的时间尺度相对于宇宙演化的历史，太过短暂。宇宙对于人类来说，是相对静止的。 影响光速变化的另一个因素是光子的能量，类似体重大的运动员需要更高的速度划水，能量高的光子速度总大于能量低的光子速度，只是它们的速度差远小于它们的速度，表现为光速的相对不变性。因为，光速的微小变化，就足以使光子产生较大的势能变化。所以，在通常的范围内，我们察觉不出光速随能量的变化而改变。 然而，如果光子的能量变化较大，比如x射线、伽马射线和中微子等高能激发量子的速度就会比可见光的速度大很多。只是，由于光子的质量太小，上述速度差与光速相比仍然是一个很小的数值。只有当我们观察遥远的超新星爆发时，长距离的积累，会使我们提前依次由高能到低能接收到不同能量光子的信号。比如，先收到中微子的信号，其次是伽马射线和x射线，最后我们才会观测到超新星的影像（可见光）。 总之，光速并不是超越自然界的物理常数，而只是反映空间量子密度的物理参量。光速会随着宇宙的膨胀而不断地增大。光速是可变的，只是相对于其能量的变化和我们人类的时间尺度，光速的变化是微乎其微的，表现为相对的不变性。 通俗地说，光速在理论上是变化的，只是在现实中，我们很难观察出光速的变化。 |
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