光速處處在變時時在變

首先需要明確一個概念，即在任何一個參照系中，原點的光速永遠是c0。這是因為原點的光速永遠是標準，一個國際標準，被設成一個常數，不存在被測量的問題。那麼相對於原點的標準光速，其它地方的光速是變化還是不不變的？

用現代光學原子鐘，離地面變化不到半米就可以測到引力紅移。如果我們認為物理學定律保持不變，引力紅移則說明在地表附近，光速隨高度的變化而變化。另外，遠在兩萬公里高空的GPS衛星，其時鐘比地面時鐘每年快43微秒。同樣，如果我們認為物理學定律保持不變，時鐘變快則說明GPS衛星所在的兩萬公里高空的光速比地表要快。觀測到的中子星的引力紅移及太陽的引力紅移也都說明光速處處在變。

在物理宇宙學裡，哈伯發現來自遙遠星系光線有紅移，並且，紅移與它們的距離成正比。這條定律是因證實者哈伯而命名。今天經常被援引作為支持大爆炸的一個重要證據。如果我們認為遙遠星系上的物理學定律與我們相同保持不變保持，哈伯紅移說明遙遠星系附近的光速比我們的慢。換句話來說，一億光年前的光速比現在的要慢。這說明光速時時在變。

天體物理學發現在宇宙的不同角落，通過引力透鏡現象發現光速在大的宇宙尺度有無法解釋的變化。眾所周知，物質可以造成光速變化。但在大的宇宙尺度，光速的變化無法用已知物質來解釋。有時沒有物質，有時已知物質只能解釋十分之一的變化。所以科學家們假設有暗物質造成在大的宇宙尺度光速的變化。但是暗物質在現有的物理學理論框架中，很難找到支持。同時，到目前為止，還沒有人檢測到暗物質。也許暗物質根本不存在。 在大的宇宙尺度，光速不變的假設也許根本沒必要，也不成立。就像海水的溫度，局部是相同的，但在大的尺度，如赤道與北極，則溫度很難相同。但是不管如何解釋這種現象，但在大的宇宙尺度，光速處處在變是個鐵的事實。當然，在地球附近的真空，很難用現有的儀器測到這種變化。這種變化的尺度往往是在一百萬光年以上。

引力是由光速變化造成的

根據量子力學基本粒子最基本的運動方程是Klein-Gordon方程。假設光在空間位置r和時間t的速度為c(r,t)，是個可變量。並且，進一步假設在光速變化時，Klein-Gordon方程為：

則可根據該方程推導出由光速變化造成的引力加速度為(詳細推導請見參考該文獻)：

g = -c(r,t)∇c(r,t)

或簡寫成：

g = -c∇c

這裡g是引力加速度，∇c(r,t)是c(r,t)的梯度。也就是說，如有一物體在時間t時的位置為r，則其由光速變化造成的加速度為g，與其質量m無關。

如果只考慮物質造成的光速變化，忽略暗物質暗能量等其它可能造成的光速變化的因素，則光速變化與引力勢Φ的關係是：

c = c0(1+Φ/c02)   

這裡c0為標準光速，是個常數。該公式算出的引力紅移與引力時鐘變慢，符合實際觀察。同時，該公式可以解釋光線的引力彎曲。

引力勢Φ可以通過解如下泊松方程獲得:

∇2Φ = 4πGρ，

這裡G是引力常數，ρ是質量密度。

利用引力勢Φ，原引力場方程可以寫成：

g = -(1+Φ/c02)∇Φ  = -(c/c0)∇Φ

在地球附近，引力勢Φ不大，但是標準光速c0的值卻很大。 所以Φ/c02非常小，可以忽略不計。這樣就造成地球附近c≈c０。這時，引力場方程可以近似為：

g = -∇Φ   

而該方程便是著名的牛頓的引力場方程，牛頓的引力學得到了重建。而這裡重建的條件是光速變化的假設及量子力學中的Klein-Gordon方程。

牛頓的引力場方程簡單、易懂、和使用，已被無數的觀測與實驗所驗證。由於該方程直接給出加速度，有了物體的加速度之後，便可直接得出該物體的運行軌跡。只是對於水星軌道，該引力方程計算出的結果與觀測有非常小的偏差。

由於牛頓的引力方程是新的引力場方程在c≈c０情況下的近似。如果考慮到在太陽附近，由於太陽的質量是地球的300,000倍，引力勢遠遠大於地球附近。而同時水星相對於其它行星離太陽最近，所以水星所在的位置的光速不再滿足c≈c０。這時，若將牛頓引力方程g = -∇Φ 修正為新的引力學方程g = -(c/c0)∇Φ時，則原預測偏差可以得到修正。

所以，只要將牛頓引力方程做一個小小的修正，便可準確預測水星軌道近日點的進動。但是，當用廣義相對論極為複雜與難懂的公式去修正偏差時，由於太過於複雜，就連愛因斯坦都需要當時世界上最優秀的數學家幫他計算水星軌道近日點進動。 另外，廣義相對論太複雜，沒法推算出行星的橢圓軌道。所以它只能在經典理論給出的橢圓軌道基礎上，算出偏差。同時，廣義相對論必須假設太陽是個質量均勻一個完全的球體。如不如此，或加入其它行星引力干擾，廣義相對論複雜到沒有人知道如何計算。

相比之下，經典的引力場方程g = -∇Φ，不但可以相對簡單地推算出行星的軌道為橢圓，同時也可以處理多體與質量不均勻的情況。不管是解析解還是數值解，都簡單、易懂。而在強引力場情況下，也就是當地光速c明顯不同於標準光速c0時，只需將該引力方程作小小的修正便可。即將其修正為：g = -(c/c0)∇Φ，便可修正原方程的誤差。

結束語

如果人類不能了解引力背後的秘密，那麼就不能真正地了解自然。以光速變化為假設，以量子力學中基本粒子運動方程為基礎，我們可以重建牛頓引力學理論，同時也可以修正其不足。如解釋引力紅移，引力時鐘變慢，引力光線彎曲，水星近日點進動等牛頓引力學解釋不了的現象。該引力理論簡單、易懂、便於實用。