宇宙膨胀的阴影下面（13）：匪夷所思的奇谈怪论

我们已经说过，将光在同一介质中传播的速度视为不变的常量是一个认识上的误区。在产生这个观点的时候我曾经用已有的知识对其进行过推敲，并因此对光学的某些基本概念有所怀疑。

既然光在同一介质中传播的速度是会随传播距离的增加而变慢的，求光在某一介质中的绝对折射率时就会出现问题。因为光在某一介质中的绝对折射率被定义为光在真空中与在该介质中的传播速度之比率，既然在同一介质中光的传播速度会变慢，就不能沿用这个定义了。由于在平常宏观尺度上并无法察觉其变慢量，在日常应用光学的计算中应用原有的定义并没有任何影响，但终究不是严格的科学定义。我觉得反映介质的有关光学性能的是其对传播速度的衰减率，在定义绝对折射率时就必须考虑其影响。但问题似乎比较繁复，原有的定义并没有对应用产生明显影响，暂且不改也不会导致在宏观尺度上的光学设计中出现差错。

我在大学时学过一门《数学物理方法》课程，它是用数学方法来研究物理过程的。通过对物理过程的研究，找出决定其进程的特征物理量，列出数学物理方程，再用初始条件、边界条件的限制来得到方程的解。由于工作中并未应用过有关知识，许多内容均已抛弃到汪洋大海中去了，但只记得边界条件中好像有一个认定：对于相对平稳的物理过程，在没有发生激发、转换到其他过程等突变情况下，其物理量是不会发生突变的。光的传播过程就是相对平稳的，光在真空中与在介质中的传播情况通常又均被视为已知，也就无需建立数学物理方程，可以只借助对边界条件的分析来认识有关问题。

按照目前的认识，所谓“真空中的光速”是一个已知的常数，也即光在真空中传播速度是不变的。当其抵达真空与某一介质的分界面时也依然如此。也就是说，光在该边界点上，也就是在进入介质的瞬间会仍然保持着这一速度。此后光在介质中传播就会因为介质的阻滞等因素的作用而消耗了能量，导致传播速度变慢。这个我们已经说过了，不足为奇。值得注意的倒是光从某一介质进入真空中时的情况。按照同样的理由，光从某一介质中进入真空的瞬间，其速度应该就是其当时在介质中的传播速度，没有任何物理机制能够使其在进入真空的瞬间传播速度突然加速到所谓“真空中的光速”，只是由于已经进入到真空，不存在能量的消耗机制，其传播速度不会随着传播距离的增加而持续变慢而已。此瞬间光已经在真空中传播了，其速度竟然可以等同于从介质中出来时的传播速度！由此可见，在真空中光的传播速度并不是在任何情况下都等同于所谓“真空中的光速”的，这个不变的 “真空中的光速”就值得怀疑了。真是匪夷所思！但似乎是理该如此。

由于在现实生活中并没有绝对的真空，所谓“绝对的真空”只存在于理论或者说“理想”之中。人们完全不可能通过实测的方法获得所谓“真空中的光速”的数值。在l983年第十七届国际计量大会曾做出一个决议，给出了长度“米”的最新定义为：“真空中光在(1/299792458)秒的时间间隔内通过的长度”。使米的长度与“真空中的光速”建立了难解难分的关系，这就很难理解了。如果“真空中的光速”的数值在人们的认识中已是每秒多少米，但米的长度却要由“真空中的光速”来定义，这显然是荒唐的。如果这一怀疑没有错，不如将所谓“真空中的光速”改称为“理想光速”或“理论光速”，也就是光在产生时其固有的传播速度，那才是比较合理的。假设此后光一直在真空中传播，它确实可以一直保持这个传播速度不变，直到进入任何一种介质才会发生改变。但要知道这个“理想光速”的数值看来还是有办法获得的，这就与我们对光在同一介质中传播的速度是会随传播距离的增加而变慢的认识有关了，只要人们确切掌握了光在某种介质中的传播速度变化的规律，就有可能由此时光的传播速度和离开光源的距离逆推出“理想光速”是多少。这或许需要对各种介质做无数次实验才能得到可靠的结果。当然，这不过是一孔之见而已。由于对与此相关的知识了解甚少，不知道有关数据能否通过理论获得，但即使某些现代理论有可能直接给出，在不知道米的长度确实是多少的情况下，任何高明的现代理论给出的光速数据都是没有任何意义的。或许讨论问题的前提是要首先确定米的长度，这可以通过测量在某种特定条件下特定的光波长来定义。既然问题的答案尚属未知，讨论也只能就到此为止了。