如果我的速度达到光速，会发生什么？

戴夫·戈德堡+曲乐

如果你正以光速行驶，并开启汽车大灯，大灯的速度是不是就超过了光速？答案是：不可能！物理学知识告诉我们，我们的速度永远只能限于亚光速以内，所以还是不要尝试了。

物理学家对这个问题的态度招来一片质疑的声音。难道是我们的思想太过保守吗？总有一些人不顾早已存在的证据，对爱因斯坦的质能方程式表示怀疑。例如，核武器和核能的出现已经证明了爱因斯坦是正确的，但直到现在，我还是每隔几周就能收到有人寄来的详细手稿，断言质能方程式E=mc2是错误的。

在这里我不想赘述，只想给出一些观察结果，希望足以说明问题。狭义相对论预测，如果你给一个大质量粒子持续的力，它将运动得越来越快，最终慢慢接近光速，却永远不可能超越光速。例如，大型强子对撞机现在已经成功地将质子束加速到3.5万亿电子伏特，这意味着质子束的运动速度可以达到99.999994%的光速。当大型强子对撞机全功率工作时（能量是7万亿电子伏特），质子束将运动得更快，但即使这样，它也不可能超越光速。“达到光速”和“无限接近光速”之间的差别似乎只是学术上的事，却产生了巨大的影响。

我们需要接受“或许我们错了”这样的可能性，但在这件事情上，有太多的证据证明我们并没有错。如果狭义相对论是错误的，粒子对撞机就不可能工作。同样，全球定位系统也不能工作。1887年，迈克尔逊和莫雷通过实验发现，对处于运动中的观察者来说，光是以同样的速度传播的。如果狭义相对论是错误的，那么这个实验结果就讲不通了。所有近代物理学（和技术）都是建立在狭义相对论基础之上的，到目前为止，一切实验都证明它是非常准确的。换言之，如果你试图证明爱因斯坦是错误的，就必须克服巨大的障碍。

人们之所以对相对论产生这么大的困惑，部分原因是它存在于我们日常生活的方方面面。如果我站在一个以每小时96千米的速度行驶的车厢里，以每小时144千米的速度向前抛棒球，那么在站在轨道旁边的人的眼里，这个棒球的运动速度是每小时240千米。表面上看来，这个逻辑似乎同样适用于光速，其实不然。

当你的运动速度接近光速时，就会发生奇怪的事情。而当你意识到中学物理老师欺骗了你（或许他们并非故意为之）的时候，会感到更加诧异。你们之中应该有很多科幻迷，或者至少都曾经学过牛顿的力学方程：F=ma。现在我们来解释一下这个方程，如果你给一个粒子持续的力，那么它将不断地做加速运动。让我们做一下极限假设：如果这个力持续足够长的时间，那么粒子就会一直加速，最终它的速度应该能超过光速。但事实并不是这样！牛顿的力学方程（至少就书面公式而言）是错误的。

那么，如果你的行驶速度接近光速，并开启汽车大灯，会发生什么呢？从你的角度来说，什么都不会发生，或者至少不会发生什么特殊的事情。如果你的面前有一面镜子，镜中的你看起来还和以前一模一样。事实上，狭义相对论的神奇之处就在于，如果不看旁边的风景，你根本感觉不到自己在运动。

但在旁边静止的观察者的眼里，一切都非常酷。他们会觉得整个跑车（或是船只，或是任何以99%的光速行驶的交通工具）沿着运动方向收缩了。如果此刻你恰好站着，看起来你就像失重了似的，并且身体像是被巨石压扁了一样。

他们还会发现，你的钟表、心跳、语速、电脑运行都变慢了。的确是这样，但在日常生活中无法察觉。因为在通常情况下，地球上的这种影响效果大约是千万亿分之一；但在99%的光速下，你看起来只以原来速度的1/7在运动。在长度收缩和时间膨胀的共同作用下（基于数学的必要性），站在旁边的观察者会觉得你的灯光的运动速度达到了光速。同样，就像你站在火车上向外抛棒球会使棒球的能量增加（当然，你不能随便这样做）一样，灯光的能量也会增加。区别就在于，灯光的运动速度不会增加，只是看起来颜色更深了。在这种情况下，增加的能量转化成了紫外光。

两艘宇宙飞船均以99%的光速相向飞行时，会发生更加奇怪的事情。常识让我们认为，两艘飞船的船长会看到对方以超光速的速度飞驰而来。但事实上，因为光速是恒定的，所以所有相对速度都比你想象中的要慢。在这种情形下，两个船长会看到对方以99.995%的光速飞来。

让我们回到最初的问题上（顺便说一下，这个问题提得非常棒，这也是爱因斯坦年轻时曾经提出的问题之一），如果你的运动速度能达到光速，会发生什么呢？对静止的观察者来说，当你的速度越来越接近光速时，时间会变得越来越慢。如果你非要一个答案，那就是，如果你真的达到了光速，时间就会静止，这也意味着什么事情都不会发生了。但是这没有关系，因为你永远都不可能达到光速。