假如我们以光的速度追光，会发生什么事情呢？

这是爱因斯坦在16岁时就问过的问题。

直觉告诉我们，根据牛顿的运动定律，我们将赶上光波，于是光波就像是静止不动的，光就停在那儿了。

这就像两台以每小时350公里高速前进的高铁并列前进，坐在高铁里的乘客互相看着对方时感受不到车子的运动。

然而，根据麦克斯韦的理论和所有可靠的观测，根本就没有那样静止的光，谁也不曾抓一把光在手上。

幸好，当时爱因斯坦不知道全世界有许多杰出的物理学家也在这个问题里左右徘徊。

他凭着自己独特的思路来思考麦克斯韦与牛顿的疑惑，成为当时解决这一问题的孤勇者。

根据麦克斯韦的理论，所有的电磁波都是典型的逍遥客，它们永不停歇，也永不减缓脚步，光总是以光速运动。

这里我们先来解决一个问题，什么是光速。

当我们把铁粉洒在磁铁旁边时，它们的这种有序排列就显示出了一些看不见的磁力线。

在特别干燥的日子里脱下羊毛衫，就会听到“嘶嘶”的声响，可能还会感觉有点儿哆嗦，其实，那就是从羊毛衫纤维脱落下的电荷产生的电力线。

麦克斯韦理论不但把这样那样的电和磁的现象统一在一个数学框架，而且还出乎意料地发现电磁扰动以恒定不变的速度传播——后来发现，那个速度就是光速。

根据这一点，麦克斯韦意识到，可见光不过是一类特殊的电磁波。

我们现在知道，它与视网膜的化学物质发生反应，通过视觉感应形成了 光。

1905年6月，26岁的阿耳伯特·爱因斯坦向德国《物理学纪事》投去一篇论文，解决了在少年时代就令他困惑的一个关于光的疑问。

杂志的编辑 普朗克 在翻过爱因斯坦的最后一页手稿后，意识到大家接受的科学秩序荡然无存了。

那位来自瑞士伯尔尼专利局的小职员，已经不声不响地把传统的空间和时间概念彻底推翻了，取而代之的是一个与我们那些熟悉的事物都截然不同的新概念。

回到主题，假如我们以光的速度追光，会发生什么事情呢？

现在，我们来讨论爱因斯坦如何通过他的狭义相对论解决这个矛盾，如何永远地改变了我们关于空间和时间的概念。

也许你会觉得奇怪，狭义相对论首先关心的是相对运动着的个人（通常叫“观察者”）所看到的世界是什么样的。

乍看起来，这不过是没有一点儿意思的智力游戏。

事实正好相反，在爱因斯坦的思维里，追光的想象隐藏着更深刻的意义。

他发现，即使最寻常的事物，在相对运动的观察者看来也会表现出最奇异的现象。

比如路边的树木在驾驶者看来是运动的，而从坐在护栏里等车的人看却是静止的。

同样，汽车上的仪表盘在司机看来是不动的，但在等车人看来，却是跟着汽车的其他都分一起走的。

这些现象太普通，太直观，我们几乎不怎么留意（这里先略过牛顿所说参照物的概念）。

然而，狭义相对论认为，不同观察者所看到的不同现象都有着微妙而深刻的意义。

根据狭义相对论，相对运动的观察者将感觉到不同的距离和时间。

g141307.monvtuan.com

g184094.monvtuan.com

g181573.monvtuan.com

g21530.monvtuan.com

g67120.monvtuan.com

g97249.monvtuan.com

g181315.monvtuan.com

也就是说，戴在两个呈现相对运动的人手上的相同的手表会有不同的节律，从而对任意两个事件之间的时间间隔，也有不同的结果。

狭义相对论指出，这个结论并不是说表的精度有问题，它说的是时间本身。

同样，拿着相同皮尺的两个相对运动的观察者将量出不同的距离。

当然这还是与他们测量的误差和测量设备的精度无关。

世界上最精确的测量仪器也证明，每个人所经历的空间距离和时间间隔是不同的。

爱因斯坦的狭义相对论以准确的方式解决了我们关于运动的直觉和光的性质的矛盾。

但是也付出了代价：相对运动的观察者不再会看到相同的空间和时间。

自爱因斯坦向世界宣布他那惊人的发现以来，近百年过去了，而我们今天大多数人还在把空间和时间当成绝对的东西。

狭义相对论没有深入人心，是因为我们感觉不到它，它的意义在我们的直觉以外。

原因很简单：狭义相对论效应依赖于我们的运动速度。而汽车、飞机甚至宇宙飞船的速度，这些效应是微不足道的。

站在地上的人和坐在汽车或飞机上的人的确经历着不同的空间和时间，不过那差别太小而没人注意。

然而，假如有人能坐上未来的宇宙飞船以接近光的速度去旅行，就会明显感受到相对论效应带来的变化。

当然，你可能会说，水了这么久的长文，还是没有看你讲到今天的主题：假如我们以光的速度追光，会发生什么事情？

别急，马上就来。

根据相对论的原理，光速在真空中是最快的速度，无法被超越。

如果你以光的速度来追赶光，也就是与光一样快地移动，根据相对论的洛伦兹变换公式，你将会经历时间的停滞，即时间对你来说停止不动。

这意味着，在你的参考系中，一切事件将不再发生，因为时间对你来说已经停止了。

这可能会导致一系列的矛盾和悖论，与我们目前对时间的理解和观察不符。

但是，从物理学的角度来看，以光的速度追赶光并不现实，因为质量为零的光子是无法具备任何质量并进行运动的。

此外，在真实的物质世界中，光速不可能被任何物体达到，因为质量不为零的物体无论如何都无法达到或超越光速，只有光本身才能以这样的速度传播。

不过，这并不妨碍我们进行大胆假设，有兴趣的朋友可以去翻<三体>小说的第三部<死神永生>中感受下相对论带来的效应，去感受当飞船接近光速时所带来的震撼。