为什么有人提出超光速的时候,总有人用相对论反驳?

光虽然说人类一直在接触的东西,但长久以来人类对光的构成和速度以及其本质都一无所知,在科学未出现前的数千年里人们一直以为光的传播是不需要速度的,因此古人并没有什么超光速的概念。

近代物理学的开端可以追溯带牛顿时期,当时的牛顿除了万有引力和力学三定律外最杰出的成就便是光的色散实验,除此之外他还认为光是在名为“以太”的介质中传播的,就像声音在空气介质中传播一样。

不过牛顿包括牛顿之前的伽利略都没能完成光速的精确测量工作,直到1877年美国物理学家迈克尔逊改进了旋转镜后,通过制造微弱的光线反射偏折测定出来光速为299853±60 km/s,这也成为了人类第一次接近真实光速数值的实验。

10年后的1887年,迈克尔逊和同为物理学家的莫雷一起组织了寻找“以太”的“迈克尔逊莫雷实验”,实验的最初目的是利用干涉仪结合地球30km/s的公转速度来测定出不同数值的光速,从而确认“以太”的存在以及光速在不同参考系下速度的不同。

然而迈克尔逊莫雷实验的结果是“灾难性”的,因为在地球30km/s的公转速度影响下测量出的光速竟然一点变化都没有,而过去盛行了几百年的“以太学说”认为地球通过无处不在的“以太”运动时测量的光速应该大于垂直运动方向测量的光速才对。

实验结果和以太学说的不匹配证明了以太的不存在,且光速在任何参考系下都是固定不变的,想象中的“两束光相对速度为二倍光速也是不存在的”,因为在计算光的相对速度时已经不能用牛顿物理学中简单相加的办法了,而是需要狭义相对论中出现的洛伦兹变换。

说到狭义相对论就不得不提其中的质能方程,看似简单的E=MC?实则揭示了物质就是能量这一深刻道理,进而物质在向光速的加速过程中质量就会被质增效应急剧放大,进一步加速所需要的能量也就水涨船高了,物质的持续加速将导致在达到光速前质量就变为无限大,因此需要无限大的能量才能继续加速。

由于宇宙中不存在无限大的能量,因此静止质量不为零的物质不可能加速到光速,更不可能超过光速,目前为止科学家们也从没有在宇宙中观测到超光速现象的存在。

不看科普一心只想超光速的人和质疑爱因斯坦反对相对论的往往是同一批人,科学虽然欢迎质疑,但欢迎的是有理有据的质疑。相对论固然不是真理,不过在触及到相对论的局限性和瓶颈之前它仍然是爱因斯坦留给人类最宝贵的科学财富,我们也还是会靠它去认识宇宙。