48、为什么物质的行进速度不能快于光速?(1)_艾萨克·阿西莫夫

  施加给一个物体的能量可以通过多种途径对这个物体产生作用。如果,铁锤敲在悬空的钉子上,钉子就会得到动能,也就是得到运动的能量,而向外飞去。如果铁锤敲在嵌入硬木里的钉子上,那么,钉子就不会运动,这时,它仍然会得到能量,但这个能量表现为热的形式。

  阿尔伯特·爱因斯坦在他的相对论中指出,质量可以看作是能量的一种形式(原子弹的发明已经确凿地证明他这种说法是正确的)。这样一来,如果对一个物体施加能量,那么,这个能量不但可以通过其他形式表现出来,也可以表现为质量的形式。

  在一般条件下,物体所获得的表现为质量的能量实在微乎其微。因此,过去从来没有人能够把这样小的质量测量出来。直到二十世纪,当人们观察到亚原子粒子以每秒数万公里的速度运动时,才找到了质量的增加大到能够探测出的事例。一个以每秒约256,000公里速度相对于我们而运动的物体,当我们对它进行测量时,它的质量将是它相对于我们静止不动时的质量的两倍。

  如果对任何一个正在自由运动的物体施加能量,那么能量可以通过下列两种途径之一进入物体内部:(1)所施加的能量表现为速度,结果,物体的运动速度就增大了;(2)所施加的能量表现为质量,结果,物体就变得“重一些”。当我们对这个物体进行测量时,它所得到的这两种能量形式之间的区别,决定于我们所测量到的这个物体的起始运动速度。

  要是这个物体以一般速度运动,那么,所施加的能量实际上会全部以速度的形式进入物体内部,这时,它会运动得越来越快,而它的质量几乎丝毫不变。

  随着运动物体速度的增大(也就是随着我们所想象的附加能量不断地施加到物体中去);以速度的形式进入物体内部的能量将越来越少,而以质量的形式进入物体内部的能量则不断增加。我们会发现,尽管这个物体仍然在不断加快它的运动,但是,它的速度提高率却一直在降低,此外,我们还会发现,这个物体变重的速率正在渐渐增大。

  当物体的速度继续不断增大,并且非常接近于光在真空中的速度即每秒约300,000公里时,所施加的能量几乎全部以质量的形式进入物体内部。换句话说,物体的运动速度现在增长得非常慢,但是,它的质量却极快地向上增长。到它达到光速的时候,所施加的能量就全部表现为增加的质量。

  物体运动速度之所以不能超过光速,是因为当我们要它超过光速时,就得不断对它施加能量,而在它达到光速时,不管给它的能量有多大,都会统统转变成增加的质量,因此,物体的速度就丝毫也不会增大了。

  其实,这种“恰好达到光速的理论”也是不成立的。多年以来,科学家一直非常细致地对被加速的亚原子粒子进行观察。宇宙线粒子所含的能量高到无法想象,但是,尽管它们的质量确实升高了,它们的速度却从来没有达到光在真空中的速度。已经查明,亚原子粒子的质量和速度正好同相对论所预言的一样,因此,光速是最大速度这一点,已经是一个观察到的事实,而不仅仅是一种推测。