光速,这个神秘的速率极限。它不仅仅决定了整个宇宙的运作形式,也决定了人类对宇宙的认知。
当一个物体的速率接近光速,奇妙的事情就发生了——时间会膨胀,空间会收缩,质量会降低。这三个效应构成了狭义相对论的基石,彻底颠覆了牛顿热学构建的绝对时空观。
但是,狭义相对论同时也给出一个虽然自相矛盾的推论:当速率达到光速,时间会停止。
简单推演的话,这意味着,以光速运动的人将不会衰老,获得永生。
但问题是,任何有质量的物体都不可能真正达到光速,它与光速之间会永远隔著一道难以跨越的鸿沟。
这么,这些长生不老的效应是否真实存在?
答案是存在的,但仅仅在相对的意义上。
对于以静止为参照系的观察者来说,以无限接近光速运动的人,时间流逝确实非常慢,看起来好像是长生不老了。
但对于运动中的人自己来说光速,时间的流逝并无任何变化,1秒仍然是1秒,他的衰老依旧持续。这就是狭义相对论里知名的“双生子佯谬”。
更深层的缘由在于,光速不能作为参照系。依据相关公式,任何有质量的物体在被加速到光速的过程中,其质量会大幅膨胀,最终显得无穷大,这似乎是不可能的。或则更确切的说法,根本难以将大质量物体加速到光速。
同时,实际上不会出现“以光速运动的参照系”这个概念。与光速无限接近的运动,只是其他参照系的观察结果,而在运动中的人看来,他的速率永远也达不到光速。
所以,以无限接近光速运动的人不会真正获得永生。
但有意思的是,在他眼里,整个宇宙就会由于时间和空间的相对性而显得瘦弱——宇宙诞生可能不足六年,而月球上的一生可能只有几秒。
这其实就是相对论给人类带来的最大冲击:一切都不是绝对的,取决于参考系。
另外,之所以狭义相对论这个名子被贴上“狭义”二字,是由于它仅考虑了惯性参照系下的时空相对性,而在广义相对论里,爱因斯坦又进一步扩充了这一理论光速,囊括了加速参照系和引力场:这使相对论的内容更为广博、深刻,但讨论上去也更为复杂。
不过,要弄清狭义相对论的基本内容和推论,早已足够让人大开眼界,颠覆常识。