[科普中國(guó)]-科學(xué)百科49期丨為什么物質(zhì)的行進(jìn)速度不能快于光速？（二）

本期為大家?guī)?lái)：

《你知道嗎——現(xiàn)代科學(xué)中的100個(gè)問題》

本書是阿西莫夫的優(yōu)秀作品之一。

作者以通俗的語(yǔ)言，深入淺出地解釋了現(xiàn)代科學(xué)中的一百個(gè)尖端課題。

其中，有些是了解現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)所必須具備的基礎(chǔ)知識(shí)，如科學(xué)的研究方法、二進(jìn)制數(shù)、相對(duì)論、亞原子粒子、核聚變、熵、晶體、病毒等。有些則是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的前沿陣地，如黑洞、統(tǒng)一場(chǎng)論、夸克、快子、金屬氫等。

作者對(duì)這些問題的來(lái)龍去脈，它們目前處在什么樣的狀態(tài)、有沒有希望得到解決等問題均作了回答。

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第四十九個(gè)問題： 為什么物質(zhì)的行進(jìn)速度不能快于光速？（二）

前面的解釋并沒有完全說明問題。正好相反，它會(huì)使人產(chǎn)生一些疑問，并且來(lái)信進(jìn)一步提出一些問題。有些人問道：“為什么能量會(huì)變成質(zhì)量，而不是變成速度？”也有人問道：“為什么光的傳播速度是每秒約300,000公里，而不是其他別的速度呢？”

就目前來(lái)說，這類問題只能夠這樣回答：“因?yàn)橛钪婢褪沁@么安排的嘛！”

還有些人問道：“質(zhì)量是怎樣增大的？”這個(gè)問題比較容易回答。質(zhì)量的增大并不靠原子數(shù)目增多。原子的數(shù)目是保持不變的。但是，每一個(gè)原子——實(shí)際上是原子中的每一個(gè)粒子——的質(zhì)量都增大了。

有人提出過這樣的問題：我們究竟能不能通過使物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)快到它的質(zhì)量增大一倍的辦法，來(lái)增加我們的各種資源呢？要是能夠這樣做，我們的資源就會(huì)翻一番了。

事實(shí)上這是辦不到的。質(zhì)量并不是“真正”增大了。這只是測(cè)量的問題。速度只有在相對(duì)于某種別的物體，比方說相對(duì)于測(cè)量它的那個(gè)人來(lái)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，它才是有意義的。只有那種能夠計(jì)量的東西，才可以對(duì)它進(jìn)行測(cè)量。跑得比光還要快的物質(zhì)，你是不可能對(duì)它進(jìn)行測(cè)量的。

但是，假定你曾經(jīng)測(cè)得某種物質(zhì)的質(zhì)量比它的正常質(zhì)量大一倍，而現(xiàn)在你抓住了它，想利用它達(dá)到某種目的。這時(shí)，如果你同它一起運(yùn)動(dòng)，那么，它相對(duì)于你的速度就等于零，因此，它的質(zhì)量就會(huì)突然變成正常質(zhì)量了。

如果你的一個(gè)朋友以接近光速的速度從你身邊掠過，你會(huì)測(cè)出他有非常大的質(zhì)量，他也會(huì)測(cè)出你有非常大的質(zhì)量。而你們各自都認(rèn)為自己的質(zhì)量是正常的。

你可能會(huì)問：“那么，到底誰(shuí)的質(zhì)量真正增大了？”答案是：“這要看是誰(shuí)在進(jìn)行測(cè)量?！边@里根本不存在“真正”這種東西。每一件東西都只是由某個(gè)人相對(duì)于某種別的東西測(cè)量出來(lái)的。正因?yàn)檫@樣，才產(chǎn)生了“相對(duì)論”這個(gè)理論。

你會(huì)認(rèn)為，你是腦袋朝上站著的，而澳大利亞人卻腦袋朝下。但是，澳大利亞人則認(rèn)為他們腦袋朝上，腦袋朝下的是你。誰(shuí)的看法是“真正”正確的呢？誰(shuí)也不“真正”正確。這里不存在“真正”這種東西。這要看你是站在地球的什么地方，一切都是相對(duì)的。

有人曾經(jīng)問道：“既然質(zhì)量隨著速度而增大，那么，如果一個(gè)物體處在絕對(duì)靜止的狀態(tài)，它的質(zhì)量不會(huì)減小到零嗎？”可是，絕對(duì)靜止”這種玩藝兒是根本不存在的。這里只有“相對(duì)的靜止”。某個(gè)東西相對(duì)于另一個(gè)東西可以處在靜止的狀態(tài)中。當(dāng)一個(gè)物體相對(duì)于進(jìn)行測(cè)量的人靜止不動(dòng)時(shí)，它具有一定的最小質(zhì)量，即所謂“靜質(zhì)量”。質(zhì)量不能小于這個(gè)值。

很高的相對(duì)速度不僅僅使所測(cè)得的物體質(zhì)量增大，它還會(huì)使物體在它運(yùn)動(dòng)方向上的長(zhǎng)度減小，并使在這個(gè)物體上測(cè)得的時(shí)間流逝得慢一些。

如果你還要再問個(gè)“為什么”，那么，我的答案是：“要是事情不是這樣的話，光速就不會(huì)是物質(zhì)的最大速度了?！?/p>