首頁 在光學世界裏

§第三節 冠軍之杯會丟嗎

光在真空中的傳播速度約為3×1OA米/秒。它是物質運動的最高速度,能量傳播的極限速度。這種理論幾乎為所有的物理學家所接受。為什麽呢?因為——

1905年,愛因斯坦發表的“狹義相對論”指出:光速,是一切物質運動的極限值,沒有任何物質運動的速度可以超過光速。狹義相對論作為現代物理學理論基礎之一,其正確性已為現有的許多實驗結果所證實。

狹義相對論是從這樣兩個基本原理出發的:

1.相對性原理:在所有的相互作勻速直線運動的坐標係中,所發生的物理現象都遵從同樣的定律。

2.光速不變原理:在所有的相互作勻速直線運動的坐標係中,光在真空中的速度是不變的。

狹義相對論認為:

1.不存在一個“絕對時間”的概念,此為同時性的相對性;

2.不存在一個“絕對長度”的概念,此為長度的相對性;

3.坐標係之間變換遵循於洛倫茲變換。

狹義相對論把質量、能量和光速統一起來,如果我們能夠在某種過程中使1克質量的物質消失的話,它就會釋放出來8.21×1013焦耳的能量。這些能量,相當於2500噸煤燃燒所釋放出來的能量,也相當於2萬噸TNT炸藥爆炸時所釋放出來的能量!第一顆原子彈的爆炸,原子能的成功應用,都證明了質能相當性原理的正確性。

按照愛因斯坦的理論,光在真空裏的速度假定已經測量得為300,000公裏/秒,它將在任何情況下永遠保持不變。譬如說,光順著地球運動方向前進,會不會比逆著地球前進快一些,就象鳥兒順風飛翔比逆風飛翔快一些那樣呢?回答是:否。對光速的最精確的測定表明,無論光源如何運動,所發出的光的速度永遠是不變的。

但是,光速保持為一恒定值,其結果是:

1.隨著物體運動速度的增加,物體在運動方向上將會變得越來越短,直到達到光速時長度變為零為止;與此同時,物體的質量將會變得越來越大,在達到光速時質量變為無窮大。