速度是相對的，必須有參照系才有意義，但為何光速是絕對的？

我們用速度描述物體運動的快慢，在很多人眼里，速度這個概念非常簡單，也很好理解，殊不知人類對速度和運動的認知經歷了相當漫長的時間。

在相當長的一段時間里，古人認為任何物體只要沒有受到外力作用，就會一直保持絕對靜止狀態，而且任何運動的物體都有一個絕對速度。

比如說，你把鐵球放在桌子上，鐵球就是絕對靜止的，如果鐵球不受外力或者受到的合力為零，那么它就會一直保持靜止，直到有外力作用，鐵球才可能會運動起來，獲得一定的速度。而且鐵球的速度在任何人看來都是一樣的，比如說是每秒5米，在任何人看來都是每秒5米。

古人對速度和運動的認知，如此簡單粗暴，在如今看來如此“不可理喻”，為什么還會統治那么長時間呢？難道古代人們都沒有注意到，不同運動狀態下觀察到的速度也是不一樣的嗎？

在我們如今看來，古人認知的錯誤太明顯了，為什么他們就是發現不了呢？這就是時代的局限性所致。清空你如今的所有知識和認知，把你扔到古代社會，你同樣也會有那樣錯誤的認知。古人生活在非常狹小的范圍內，僅憑人類拙劣的感官去認知大自然，很難“看見”大自然的真相，哪怕是非常簡單的“真相”。

后來，人們對運動和速度有了更深的認知，逐漸認識到了觀察者自身速度對觀察結果的影響，也就是如今我們所講的“參照系”或者“參考系”。

舉一個最明顯的例子。你駕駛一輛小汽車和朋友一起兜風，對于站在路邊的人來講，你的速度很快。不過在你朋友眼里，你的速度為零，你是靜止的。

到底誰對誰錯呢？路人和你朋友都沒有錯，他們只是選擇了不同的參照系而已，物體的速度會因參照系的不同而不同。

這個例子也再次證明了，人類僅憑感官去判斷物體的運動快慢是很不靠譜的，必須引入參照系的概念，才能更客觀地描述物體的運動狀態。

說白了，任何速度都不能脫離參照系而獨立存在，否則就沒有任何物理意義。任何速度都是相對的，都需要有參照系的存在。而且任何物體都可以作為參照系。

參照系這個東西，在如今的我們看來如此簡單，但就是這么一個簡單的定義讓人類對速度和運動的理解有了質的飛躍。人們終于明白宇宙中并不存在絕對靜止或運動的物體，任何速度都是相對的。

不同的參照系下，物體的運動狀態和速度就會發生變化，這其實就是物理學上的“相對性原理”。

對于相對性原理，你可能會嗤之以鼻：這么簡單的一個原理，也沒有什么技術含量啊，是個人都能想出來。

只能說，這種觀點是標準的“馬后炮”，就好比“兩點之間線段最短”這個公理一樣，實際上古代人們在日常生活中肯定明白這個公理，而且不知不覺中經常會利用這個公理，比如說到任何地方，人們會盡可能走直線，人們當然知道直線最短。

但為什么就是沒有人總結出來“兩點之間線段最短”這個公理呢？

好像有點跑題了。話說回來，相對性原理提出之后，人們認為已經把速度這個概念徹底參透了。但后來才知道一切才剛剛開始，人們對速度和運動的認知還相當膚淺。

這一切都是因為光，具體來講是光速！光帶給人們無限光明，但同時也一度讓物理學界陷入“黑暗”。

隨著伽利略，牛頓，惠更斯等很多科學界巨匠的不懈努力，科學界對光的認知越來越深刻，并且知道了光也是有速度的，這個速度大約為每秒30萬公里。

但接下來的問題，讓物理學界大佬很撓頭：每秒30萬公里的速度，到底是相對什么參照系而言呢？

人們當然堅信光速與其他速度一樣，需要一個參照系才有意義，在不同的參照系下光速也會有所不同。

但是，隨著麥克斯韋建立起了電磁理論，預言了電磁波的存在，同時還推導出了電磁波在真空中的傳播速度，一場“災難”降臨了。不過人們要感謝那場“災難”，正是那場“災難”引領了物理學的大發展，甚至直接觸發了狹義相對論的誕生。

人們發現，麥克斯韋方程組推導出來的電磁波速度，在任何參照系下都保持不變，都是每秒30萬公里！

而光也是一種電磁波，這意味著無論在任何參照系下，光速都保持不變！

這樣的結果就猶如“驚雷”一般，讓物理學界大佬感覺猶如“五雷轟頂”，在當時的物理學界掀起了巨大波瀾。因為光速的這個特性完全顛覆了人們對速度的傳統認知。舉個例子就明白了，就好比你以每秒20萬公里的速度追趕一束光，按道理講，在你眼里這束光的速度應該是每秒10萬公里才對，但現實情況下，這束光相對你的速度仍舊是每秒30萬公里！

這樣的結果讓物理學界很難接受，他們的第一反應就是：麥克斯韋方程組錯了。畢竟牛頓經典力學已經統治了物理學界幾百年，早就被奉為神明，是不可能錯的。

但是接下來的各種實驗表明，麥克斯韋方程組也沒有錯，光速確實不變，在任何情況下都保持不變。

怎么辦？理論上講，牛頓經典力學和麥克斯韋方程組兩者之間，肯定有一個是錯的。到底哪一個錯了呢？

對于這個問題，19世紀末20世紀初的一段時間里，物理學界經歷了長時間的爭論，同時想盡各種辦法試圖調和兩者之間的矛盾，但都沒有完美的結果，而且似乎越是調和，兩者之間的矛盾越突出。

最終，還是偉大的愛因斯坦用他那顛覆性的思維，解決了牛頓經典力學和麥克斯韋方程組之間的矛盾。愛因斯坦提出了相對時空觀，認為時空本身就不是絕對的，而是相對的，打破了人們認為固若金湯的絕對時空觀。

而絕對時空觀是牛頓經典力學的基石，從這個角度來講，牛頓經典力學確實“錯”了，但我們并不會這么說，準確來講是局限性導致的。畢竟在我們生活的環境里，完全無法感受到時空的相對性。

愛因斯坦大膽提出光速就是不變的，就是絕對的，完全顛覆了之前物理學界對速度和運動的認知，這就是光速不變原理。

不過光速不變原理與相對性原理并不矛盾，因為光速不變是相對的時空導致的結果，時間和空間會很“默契”地“相互配合”，來保證在任何運動狀態下，光速都保持不變。

具體來講就是時間膨脹效應和尺縮效應，時間和空間是有機的整體，兩者不可分割，永遠都在“相互配合”，去迎合那個“霸道”的光速，讓光速保持不變。

在物理學上，光速是絕對的，不需要參照系。為什么光速這么特殊呢？

實際上，我們可以通俗這樣理解，光速就是“時空漣漪”，就像池塘中物體的運動引起的水漣漪那樣。

水波的傳播速度與振動源的運動狀態沒有任何關系，無論振動源的狀態是靜止或者運動，也不管運動速度有多快，都不會改變水波的傳播速度。

而光速也類似那樣，無論你在時空“大海”里如何運動，引發的“時空漣漪”的速度，也就是光速，都保持不變！