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当你把一辆车开到光速，那么车灯的光线还能照射出去吗？几乎没有几个物理问题能比这个更常见。 以光速（299792458 米每秒，其物理符号为“c”）驾驶任何车辆似乎完全不可能。随着物体移动速度的增加，它们的质量也会增大。想要越来越快的加速前进，随着物体质量的增加就要求更多的能量（根据爱因斯坦的狭义相对论，这至少从外部观察者的角度来看是这样的；而在车里甚至会有更奇怪的事情发生，后面再做更多介绍）。而任何拥有质量的物体需要无限的能量才能将其加速至光速。考虑到这些限制，欧洲大型强子对撞机（Large Hadron Collider，目前世界上最强大的粒子加速器）的科学家们只能够推动诸如质子的亚原子粒子加速到光速c的99.9999991%，但是还未真正达到c。 然而，组成可见光的光子是没有静止质量的，所以相对论的规则不适用。事实上，那些没有质量的粒子一定是以光速c向前运动的（没有绝对静止的东西）。 现在让我们来推测一下。比如说，如果你真的开着Mrs. Frizzle的神奇校车达到c（虽然是不可能的），到底会发生什么呢？首先，在你小手上的手表不会让步。在运动时，时间会变慢，一旦到达光速，时间会完全停止。在这种情况下，你会无法开启车灯（车与光线速度一致，车灯中的光线无法射出）或者做其他任何事。 好吧，忘掉原来的问题吧。如果你的车速是略低于光速的话，车灯还能工作吗？当然可以了。你的车灯依然能射出两束以光速前进的光线，它会稍快于你的车，你也可以看到光线慢慢往前运动，就像你前面有一辆开得比你快的车，离你越来越远。 这给我们带来了一个有趣的现象。纯粹出于无聊，我们可以这样想象一下，你决定向你停着的卡车的挡风玻璃射出一颗子弹，并测量子弹的速度。然后得到它的速度是1700英里每小时。然后，你以每小时10英里的速度驾驶卡车迎向子弹来重复这个实验。从你的角度来看，第二颗子弹的速度仍将是每小时1700英里。然而，站在车外的人会得到它的速度为每小时1700+10=1710英里。 然而光并不是按照这种规则。还是假设你开车加速到10英里每小时，如果你向车的挡风玻璃射出一束光线，你会测量到它还是以光速运行。与此同时，外界观察者不会得到速度为光速+车速。相反，这个人会同意你说光线是以c的速度前进。这听起来不可能，但爱因斯坦的狭义相对论认为，光速在任何的惯性参照系中都是恒定的。无论是什么样的参照系，光速永远不会改变。
前面这里该如何理解呢？比如说在速度为v1的车上往前丢出一个速度为v2的物体，那么根据经典物理，这个物体的速度应该为v1+v2，然而这个速度叠加原理只在低速下近似适用，而在高速下只能用相对论的速度合成法则。实际上，经典物理的速度叠加值只是根据相对论速度合成法则算出来的一个近似值，只不过速度很低的时候，这两个值几乎相等。 我们都知道光通过水等媒介时速度会变慢（这里说的只是这束光的速度，并不是说光速c，注意光的速度与光速的区别）。而影响它的速度可能有着更多的变量。 就在去年冬天，一个由光学物理学家组成的研究小组发表了一篇令人兴奋的新论文。由英国格拉斯哥大学（University of Glasgow）的Miles Padgett教授领衔的研究小组改变了几个光子的形状，并让它们与为改变形状的光子比拼速度。结果是改变形状之后的光子跑得更慢，即使是在真空下亦是如此。 这些掉队光子的速度只下降了几百万分之一米。不过，很明显，c是光的最高速度，但并不是光的唯一速度。 文章转自怪罗微信公众号 |
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