光速,這個(gè)神秘的速率極限。它不僅僅決定了整個(gè)宇宙的運(yùn)作形式,也決定了人類對(duì)宇宙的認(rèn)知。
當(dāng)一個(gè)物體的速率接近光速,奇妙的事情就發(fā)生了——時(shí)間會(huì)膨脹,空間會(huì)收縮,質(zhì)量會(huì)降低。這三個(gè)效應(yīng)構(gòu)成了狹義相對(duì)論的基石,徹底顛覆了牛頓熱學(xué)構(gòu)建的絕對(duì)時(shí)空觀。
但是,狹義相對(duì)論同時(shí)也給出一個(gè)雖然自相矛盾的推論:當(dāng)速率達(dá)到光速,時(shí)間會(huì)停止。
簡(jiǎn)單推演的話,這意味著,以光速運(yùn)動(dòng)的人將不會(huì)衰老,獲得永生。
但問題是,任何有質(zhì)量的物體都不可能真正達(dá)到光速,它與光速之間會(huì)永遠(yuǎn)隔著一道難以跨越的鴻溝。
這么,這些長(zhǎng)生不老的效應(yīng)是否真實(shí)存在?
答案是存在的,但僅僅在相對(duì)的意義上。
對(duì)于以靜止為參照系的觀察者來說,以無限接近光速運(yùn)動(dòng)的人,時(shí)間流逝確實(shí)非常慢,看起來好像是長(zhǎng)生不老了。
但對(duì)于運(yùn)動(dòng)中的人自己來說光速,時(shí)間的流逝并無任何變化,1秒仍然是1秒,他的衰老依舊持續(xù)。這就是狹義相對(duì)論里知名的“雙生子佯謬”。
更深層的緣由在于,光速不能作為參照系。依據(jù)相關(guān)公式,任何有質(zhì)量的物體在被加速到光速的過程中,其質(zhì)量會(huì)大幅膨脹,最終顯得無窮大,這似乎是不可能的。或則更確切的說法,根本難以將大質(zhì)量物體加速到光速。
同時(shí),實(shí)際上不會(huì)出現(xiàn)“以光速運(yùn)動(dòng)的參照系”這個(gè)概念。與光速無限接近的運(yùn)動(dòng),只是其他參照系的觀察結(jié)果,而在運(yùn)動(dòng)中的人看來,他的速率永遠(yuǎn)也達(dá)不到光速。
所以,以無限接近光速運(yùn)動(dòng)的人不會(huì)真正獲得永生。
但有意思的是,在他眼里,整個(gè)宇宙就會(huì)由于時(shí)間和空間的相對(duì)性而顯得瘦弱——宇宙誕生可能不足六年,而月球上的一生可能只有幾秒。
這其實(shí)就是相對(duì)論給人類帶來的最大沖擊:一切都不是絕對(duì)的,取決于參考系。
另外,之所以狹義相對(duì)論這個(gè)名子被貼上“狹義”二字,是由于它僅考慮了慣性參照系下的時(shí)空相對(duì)性,而在廣義相對(duì)論里,愛因斯坦又進(jìn)一步擴(kuò)充了這一理論光速,囊括了加速參照系和引力場(chǎng):這使相對(duì)論的內(nèi)容更為廣博、深刻,但討論上去也更為復(fù)雜。
不過,要弄清狹義相對(duì)論的基本內(nèi)容和推論,早已足夠讓人大開眼界,顛覆常識(shí)。