向物理学家们提问

问：为什么由相对论原理以及光速的不变性可以推导出光不需要介质即可传播？
——由来自美国的 Chipper Q 提交

答：首先，我们来看看光为什么可以传播？

麦克斯韦关于电磁场的方程组即暗示了狭义相对论，虽然在那个时候(爱因斯坦还没有出生)还不明显。他由此推测可以在场中产生波，而这些波实际上就是光。直到那时，人们仍然认为电、磁和光是互不相关的。

定性地看，这个方程组意味着：电场是由正电荷指向负电荷，磁场围绕着电流即移动的电荷。这些您在实验室都可以观察到，也是很早就在人们摆弄电线或琥珀时被发现了。如果仅仅是这些，您将不会在真空中看到什么，因为那里没有任何电荷或电流。

但在随时间变化的磁场周围也会产生电场，在随时间变化的电场周围也会产生磁场，而不需要任何电荷或电流的介入。这些效应更难探测到，特别是后一种更是非常微弱(您也许已经知道前者也被称为“感应”)。麦克斯韦把这些加入他的方程组后注意到如果合理地放置电场和磁场，使它们互相围绕并且适当地随时间变化，就能在没有电荷或电流的真空中产生可以自由传播的波。而且这些波的传播速度正是光的速度，这并不是巧合。

就算没有任何物质的存在，也能产生这种效应，它并不依赖于任何一种介质，能够在真空中产生。实际上，光和其它电磁波在穿越物质时速度会减慢(除非是不透明物体，那就完全走不动了)。