1.52 光是按照拓扑原理传播的

    侯工

    以前的物理课本说，光是直线传播的。到现在，一般人还是这样认为。

    自从知道宇宙是个球面，又知道光是沿着球面方向传播的。显然光不是直线传播的。

    那么光是不是沿着球面传播的呢？如果光是绝对沿着球面传播的，太阳后面的星球（或天体）是看不到的，如图：

    




    拓扑原理图

    A是观测者，BA是宇宙球面上的弧线。C是太阳，D、E、B是太阳后面的星球（或天体），如果光是沿着球面传播的，就会被太阳挡住。

    实际上，光传播是需要时间的，也就是说，光是比实体滞后的，所以光是沿着曲线OA传播的。我们可以看到D’、E’、O，它们分别是太阳后面的星球（或天体）D、E、B的对应的滞后影像。我们看到的仅仅是它们幻影，它们现在是否存在还是个问题。但人们往往以为那就是实体了，也是醉了。

    我们能够看到太阳后面的星球（或天体）的虚像，就是我们在日食的时候能够看到太阳后面的星球（或天体）的原因，并不是某些人说的，是因为什么引力透镜的原因。

    为什么光要沿着曲线OA传播？不是说光是沿着球面方向传播的吗？

    光确实是沿着球面方向传播的，但不是沿着球面传播的。请注意“球面方向”与“球面”的区别。“方向”仅仅是方向而已。当球面运动时，路径就会随时改变。所以在光传播这个过程中，光一边沿着径向运动，一边沿着球面方向传播，其路径就相当于两个矢量的合成，沿着对角线方向走了。

    但是计算光速的时候，又不能按照对角线的长度来计算，因为光在实际上只能沿着球面方向传播，所以是以曲线OA上的相应点在弧BA上的投影的长度来计算的，这是符合拓扑学原理的：光线沿着曲线OA传播，必须符合光速不变性质。拓扑学就是关于几何图形或空间在连续改变形状后还能保持不变的一些性质的学科。

    我们经常接触到的拓扑学，就是地铁交通图。地铁的轨道虽然错综复杂千变万化，但是地铁交通图却一目了然，应用起来非常方便，就是因为地铁交通图保持了地铁站位不变的性质，可以指引你正确搭乘，这就是拓扑学的贡献。

    光的传播也是错综复杂千变万化的，但是离不开拓扑学原理。当你掌握了拓扑学，你就能正确认识光的传播，可以知道光不是沿着直线传播的，也不是沿着球面传播的，而是按照拓扑原理传播的——始终保持光速不变。