现在我们都了解到宇宙的第一大交通规则——即没有什么比光速更快,也即是每秒299792.458公里。但是有人就会问了为什么就不能超过光速呢?
这就要从光速的研究历史说起,在17世纪以前,大多数人认为光是瞬间移动的,伽利略就是最早认为光是在以有限速度传播的人之一。
1638年他曾试图测量光的速度。他和一个助手分别坐在远处的山顶上,上面都挂着灯笼。当时他的想法是,由伽利略这边的灯笼先亮,而另一边伽利略的助手一看到闪光,就立刻打开灯笼,伽利略会计算出看到返回闪光所花的时间,结果实验以惨败告终!要想成功,伽利略必须记录一个微秒的时差。而在当时他可没有这样的计时装置,他的反应时间会慢得多。
伽利略毫不气馁地总结道,光的运动“如果不是瞬间的,那就是非常迅速的”。
不久之后,在1676年,我们从一位年轻的丹麦天文学家罗默那里得到了对光速的合理估计。
海上水手检查时钟的方法之一是通过木卫一观察木星的月食。木卫一绕木星一圈的时间被测为1.769天。
但是有一个小问题,日食之间的时间根据一年中的时间略有不同。当地球离开木星的时候,木卫一的两次月食之间的时间逐渐增加;当它靠近木星的时候,时间减少了。累积效应意味着预测的时间误差可能超过10分钟。
罗默意识到他的观察可以用木星和木卫一以及地球之间的不同距离来解释。木卫一轨道的不同时间反映了光线必须经过的不同距离。这也让罗默估计光速为214000公里/秒。在那个时代,这个光速估计已经是相当精确了。
对于光速这个问题,同样也使得爱因斯坦停下脚步来思考。如果光有一个有限的速度,如果你把一个火炬绑在一个移动的火箭的前面呢?难道火炬发出的光不比光速快吗?爱因斯坦用几个思维实验来解决这个问题,并提出了一个疯狂的解决方案:物体的运动必须以某种方式使时间变慢。时间不再是恒定的,于是相对论诞生了。
接下来许多实验都仔细地检验了爱因斯坦的预言。
1964年,麻省理工学院的比尔·贝托齐将电子加速到一定的速度范围。然后他测量了它们的动能,发现当它们的速度接近光速时,电子变得越来越重——直到它们变得如此重,不可能再让它们跑得更快。在电子变得太重而无法进一步加速之前,他能让电子到达的极限速度只能是光速。
在另一个关键的测试中,物理学家约瑟夫·哈夫勒和理查德·基廷乘坐商业客机在世界各地的不同旅程中,他们分别携带着同步地、超精确地飞行铯原子钟。旅程结束后,所有的移动时钟和实验室里的参考时钟都不一致。正如爱因斯坦预测的那样,移动时钟的运行速度变慢了。
因此,某物传播的越快,它的质量就越大,时间也就越慢——直到你最终达到光速,此时时间完全停止。如果时间停止了,那么速度也停止了。所以没有什么比光速更快的了。