第三節 冠軍之杯會丟嗎(2 / 2)

如此看來,在我們這個宇宙中,一切物體都無法以超過光速的相對速度運動,要使物體達到光速,就要施加以無限多的能量,假如要使物體運動速度超過光速的話,那就得施加以比無限多還要多得多的能量!這是不可想象的,也是根本不可能的。因此,結論隻能是:光速是一切物體運動速度的“上限”,任何物體運動速度都不可能超過光在真空中傳播的速度值。

狹義相對論的正確性,似乎已經確立。但是,近二十年來,對於“光速極限”問題,還是不斷有人提出異議。1962年,物理學家比蘭紐克等人提出了超光速的第三類粒子的新概念。1967年,美國物理學家範伯格進一步闡述了超光速粒子的概念,並把這種粒子命名為“快子”。他認為,這種快子,在光速情況下具有無限大的能量和動量;當它失去能量時,速度就增加,直到能量降至零,速度則升至無限大。

奇異的超光速的快子在哪裏呢?多年來,一些物理學家進行了實驗探索,他們尋找快子的一種途徑,是利用快子能夠放射出契倫柯夫輻射。契倫柯夫輻射是一種電磁輻射,它是蘇聯物理學家契倫柯夫最先發現的。

當時,人們提出了這樣的問題:一種粒子在真空中運動速度不能超過光速,那麼,在其它媒質裏運動速度會不會超過光速呢?

我們知道,光在任何透明物質裏傳播時,其傳播速度都是小於在真空中的傳播速度,甚至要遠比300,000公裏/秒小得多。如前麵所述,一種透明物質的折射率越大,光從真空中以某一傾角射入該媒質時,折射角也就越大,而且在該媒質中傳播的速度也就越小。將光在真空中的傳播速度除以某種物質的折射率,就得到了光在該物質中的傳播速度,例如,在一般的壓力和溫度下,幾種物質的折射率和光在其中的傳播速度,任何物質粒子的運動速度都不能超過光在真空中的傳播速度。但是,如果一種粒子在水中以256,000公裏/秒的速度運動,也就是說,它在水中的運動速度超過了光在水中的傳播速度,在這樣的情況下,將會發生什麼現象呢?

1934年,蘇聯物理學家巴維爾·契倫柯夫發現:在一種透明媒質中運動速度比光快的粒子,會拖出一種藍色的光尾來,其尾跡的角度大小取決於這個粒子在該媒質中的運動速度比光在同一媒質中的傳播速度大多少。這種超光速運動的粒子所發射出來的藍色光輻射,就被稱為“契倫柯夫輻射”。1937年,蘇聯的另兩位物理學家伊裏亞·弗蘭克和伊格爾·塔姆將粒子和它的藍色光尾,同光在該媒質中的相對速度聯係起來,解釋了這種光尾形成原因。

一些物理學家認為,在真空中,以超光速而運動的快子也會發出光尾來。隻要能探測到契倫柯夫輻射,就能夠找到和證實快子的存在。為了探測快子,物理學家們還研製了一種特殊的契倫柯夫探測器,用來探測契倫柯夫輻射,測定它的強度和方向,從而計算出該粒子速度。

物理學家們甚至還描繪了快子運動的宇宙環境,它是不同於我們這個宇宙的另一種宇宙:

在我們這個宇宙裏,一個物體運動速度在任何條件下都不可能超過光速。一個物體如果不運動,它的能量等於零;當它得到能量的時候,運動速度將會越來越快;而它得到的能量為無限大時,其運動就被加快到光速。這個宇宙被稱之為“慢宇宙”。

在另一種宇宙裏,一種粒子運動速度在任何情況下都是超光速的。這種粒子即為快子,它以無限大速度運動時,它所具有的能量為零;而它得到能量時運動就會減慢,得到的能量越大,運動速度就越低,當它得到無限大的能量之後,運動速度就會降低到光速。這個宇宙,稱之為“快宇宙”。

有人認為,可能存在著一種並不違反愛因斯坦理論的快子,這種快子構成了一個不同於我們這個宇宙的“快宇宙”。

超光速粒子或快子是否存在?光速是否可以被逾越?這個問題,正期待著人們去繼續探索。

§§第七章 愛因斯坦的功績

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