愛(ài)因斯坦的狹義相對論指出，光速約為每秒3億米。

　　新浪科技訊 北京時(shí)間7月27日消息，據國外媒體報道，我們都知道光速是每秒299792458米，但光速為何偏偏是這個(gè)值、而不是其它數字呢？我們?yōu)楹斡謱@種電磁波的速度如此關(guān)注？為何光速會(huì )成為物理學(xué)的重要基石？

　　這都是因為，光速其實(shí)頗為古怪。

　　考察光速

　　第一個(gè)意識到光有速度的人是一位名叫奧勒·羅莫的天文學(xué)家。在17世紀末時(shí)，他對木衛一的一些奇怪行為產(chǎn)生了強烈興趣。每隔一陣子，木星就會(huì )擋在這顆小小的衛星前面，使之暫時(shí)從我們的視野中消失，但這種現象發(fā)生的間隔似乎會(huì )在一年之內不斷變化?？磥?lái)要么是木衛一的軌道有什么奇特之處，要么是另有原因。

　　觀(guān)察了幾年之后，羅莫終于將這種現象與原因聯(lián)系在了一起。當我們看見(jiàn)木衛一被木星擋住時(shí)，我們正處在地球公轉軌道的某個(gè)位置上。但等幾天后、我們再次看見(jiàn)木衛一被遮擋時(shí)，我們所在的位置已經(jīng)和前幾天稍有不同了，也許離木星近了些、或是遠了些。如果我們離木星的距離比上次遠，就意味著(zhù)我們要多等一小段時(shí)間才能看到下一次遮擋，因為光線(xiàn)需要多走一段距離才能到達地球；反之也是同理。

　　只有光速是有限的，才能解釋木衛一被木星遮擋的時(shí)間間隔會(huì )不斷變化的現象。

　　光速有意義

　　在接下來(lái)的幾個(gè)世紀里，人們開(kāi)展的持續觀(guān)測不斷鞏固了對光速的測量結果。但一直到19世紀中葉，物理學(xué)家詹姆斯·克拉克·麥克斯韋在無(wú)意間“發(fā)明”了光，系統性理論才開(kāi)始形成。

　　當時(shí)，麥克斯韋正在研究電與磁之間的關(guān)系。在此過(guò)程中，他發(fā)現了一套可以解釋所有獨立觀(guān)測結果的統一理論，為我們如今所知的“電磁力”奠定了基礎。他通過(guò)方程式發(fā)現，變化的電場(chǎng)可以產(chǎn)生磁場(chǎng)，反之亦然。因此，電波可以生成磁波，后者反過(guò)來(lái)又可以生成電波，如此循環(huán)往復

　　麥克斯韋在計算這種所謂“電磁波”的傳播速度時(shí)，得到的數據竟和科學(xué)家們幾個(gè)世紀以來(lái)測得的光速數值相同。由此可見(jiàn)，光正是由電磁波構成的。

　　這個(gè)理論一直沒(méi)遇到什么問(wèn)題，直到幾十年后，愛(ài)因斯坦意識到，光速其實(shí)和光毫無(wú)關(guān)系。他在研究狹義相對論時(shí)意識到了時(shí)間與空間之間存在某種關(guān)聯(lián)，共同交織成了所謂的“時(shí)空”。但眾所周知，時(shí)間與空間截然不同，“一米”和“一秒鐘”或“一年”根本不是一回事，可以說(shuō)是南轅北轍。

　　那么，這兩個(gè)概念怎么可能聯(lián)系在一起呢？

　　這當中需要有某種“黏合劑”，讓我們能夠將空間運動(dòng)與時(shí)間運動(dòng)相互轉化。換句話(huà)說(shuō)，我們需要知道一米長(cháng)的空間對應的時(shí)間是多少，即需要確定一個(gè)轉化率。而愛(ài)因斯坦發(fā)現，有這么一個(gè)常數、或者說(shuō)速度，可以幫我們算出時(shí)間與空間之間的對應關(guān)系。

　　愛(ài)因斯坦的理論并未指明這個(gè)數字究竟是多少，但當他將廣義相對論套用到麥克斯韋方程組中時(shí)，發(fā)現這個(gè)轉化率恰恰就是光速。

　　當然，這個(gè)將時(shí)間與空間統一起來(lái)的基本常數并不知道什么是電磁波，也壓根不在乎，畢竟它只是個(gè)數字而已。但麥克斯韋卻在對此一無(wú)所知的情況下、提前算出了這個(gè)數字。這是因為所有無(wú)質(zhì)量的粒子都能夠以這個(gè)速度運動(dòng)，既然光也沒(méi)有質(zhì)量，自然也能按這個(gè)速度傳播。這樣一來(lái)，光速便成為了現代物理學(xué)的一塊重要基石。

　　但為什么偏偏是這個(gè)數字、而不是其它隨便的某個(gè)數字呢？為什么大自然偏偏選了這一個(gè)？究竟發(fā)生了什么？

　　光速無(wú)意義

　　說(shuō)到底，數字本身其實(shí)并不重要。畢竟它是有單位的：米/秒。在物理學(xué)中，任何帶單位的數字都可以改變取值，因為我們首先要對它的單位進(jìn)行定義。例如，要想以“米/秒”的形式表達光速，首先要決定“一米”和“一秒”究竟意味著(zhù)什么。因此，對光速的定義是與對長(cháng)度和時(shí)間的定義緊密相連的。

　　在物理學(xué)中，我們更關(guān)注那些沒(méi)有單位或維度的常數，即在物理理論中僅以數值形式存在的數。這些數字似乎要基本得多，因為它們不需要依賴(lài)任何定義。換句話(huà)說(shuō)，如果我們日后結識了某個(gè)外星文明，我們也許無(wú)法理解它們測得的光速，但對于那些沒(méi)有維度的常數，我們則可達成共識，因為只是單純的數字而已。

　　所謂的“精細結構常數”就是這樣一個(gè)例子，它是光速、普朗克常數、以及自由空間磁導率的結合，約等于0.007。0.007后面沒(méi)有單位，只是一個(gè)純粹的數字。

　　所以從一方面來(lái)看，光速可以取任何值，因為它自帶單位，因此取值會(huì )隨著(zhù)我們對單位的定義而變化。但從另一方面來(lái)看，光速又不能取其它值，因為這樣一來(lái)，精細結構常數也得隨之變化。但我們的宇宙選定的精細結構常數偏偏就是0.007，對此我們也無(wú)從改變。既然這一點(diǎn)不能變動(dòng)，并且放之四海而皆準，光速的取值也就不能隨意更改了。

　　那么，為何精細結構常數偏偏是這么個(gè)數字呢？好問(wèn)題，科學(xué)家們也不知道。