超光速之後，真的能擁有穿越時間的力量嗎？

問大家一個問題，你認為速度最快的是什麼？

古人聽了，可能會說是馬跑的最快！

看電視的時候，你可能會想，新聞才是最快的，因為它能讓你在第一時間知道世界上每一個角落發生著的事情。

有人說，流言才是最快的，俗話說：好事不出門，壞事傳千里。事情發生不用一天，謠言和小道消息分分鐘就已經傳遍了附近。

發現病毒的時候，人們又會說病毒是最快的，還記得在《生化危機6》裡面，那瓶解藥就是通過空氣傳播出去，救了全人類一命。

很多學者又認為，人的思想其實才是最快的！

但是要是把範圍延伸到全宇宙，那最快的是什麼呢？

相信大家都知道，科學界認為，理論上宇宙中最快的速度是光速。

有多快？

大約是3億米/秒。

也就是說，「嘀嗒」一聲，你就去到了3億米開外，不止能與太陽肩並肩了。

這樣的速度，就算是十二路彈腿也不踢不出來，最先進的火箭的最快速度是只能達到每小時四萬多公里，和3億米每秒根本不是一個概念。

地球表面面積約5.1億平方米算，也就是說，有人開著飛船按照光速跑遍整個地球表面，大概是用19.6天左右。

說了那麼多，到底什麼是光速呢？科學界給出的定義是，光速是指光波或電磁波在真空或介質中的傳播速度，真空中的光速是目前所發現的自然界物體運動的最大速度。

因為就目前的情況來說，人類所能接觸到的最快的物質就是光。大家看，在月球上反射過來的光，只需要一秒多鍾就已經到達地球。貌似沒有比光更快的了？

對於光速，科學家們做過無數實驗，認為這速度是恆定的，無論是在水中、木頭中、金屬中、大氣中、真空中、宇宙中，都是那麼快。甚至有人還說，只要超越光速，就可以超越時間。

那麼到底光速是有限的還是無限？ 世界上第一個測量光速的人又是誰？他們是怎麼測量的？且聽我一一道來。

第一個測量光速的其實是伽利略。

在科技並不算十分發達的時代，他是怎麼測量光速的？

其實在17世紀的時候，關於光速是有限的還是無限還存在著很大的爭議，那時候的兩位科學家，伽利略和笛卡爾，各持不同的說法；笛卡爾認為是無限的，伽利略卻認為是有限的。

後來，伽利略用了測量聲速的方法來對光速進行測量。

聲音發出之後，不會馬上到達你的耳朵里，需要傳播的時間，就好像我們平時看到電閃雷鳴，往往是眼睛看到了閃電，隔一會兒才會聽到打雷，其實這也說明了光比聲音快。

以前人們測試聲音的的方法大多是這樣的：

選一個月黑風高的夜晚，嘿嘿~

什麼事情不能大白天完成，非得選晚上啊？

這事還真不怎麼能在白天做。

既然要測量聲音的速度，肯定要保證周圍環境的安靜啊。

白天測量的話，可能會受周圍噪音的影響，使得數據不準確。

而且還有一個重要原因，就是發送信號的問題。

所以，就要找一個寂靜的夜，選一個湖，然後把兩艘船分別安排在相隔幾百米的地方，船上各有一人，分別拿著設備。

A拿著的是一個手電筒和水底鈴鐺，B拿著則是水底聽筒和計時器。

A是發出聲音的，B是負責記錄聲音速度的。

怎麼記錄？

在A在敲響鈴鐺的同時，必須馬上按亮手電筒；幾百米開外的B看到亮光就是信號，必須馬上按下計時器，等通過水底聽筒聽到鈴聲傳來時，馬上按停計時器。

之後用兩人之間的距離，除以計時器上面記錄的間隔時間，就這樣得出了水下的聲速，近似於空氣聲速。

伽利略把這個方法照搬過來，準備用來測量光速。

他讓兩個人各站一方，兩人之間相距大約1．6千米，他們的手上各提著一盞燈，這燈上面有遮光板。

他讓第一個人拿掉燈上的遮光板，並且同時開始計時；第二個人在見到第一個人的燈亮的時候，馬上把自己燈上的遮光板拿掉；隨後，第一個人看見第二個人的燈亮時，馬上停止計時。

這樣的方法，可以測出光從第一個人到第二個人再返回的所用時間，兩地的距離又是已知的，就可以按照距離除以時間的方式計算出光的速度了。

那伽利略到底測量成功沒？ 超過光速真的能超越時間嗎？

伽利略用測量聲速的方法測量光速，其實從原理的角度上來講，伽利略的方法是沒錯的，但很可惜，這個實驗失敗了。

為什麼呢？

大家現在知道光速是多少？

3億米每秒，也就是說光速七分之一秒就足夠繞地球一周多了，比那什麼奶茶的銷量還要快。

以當時的條件，用通常測聲速的方法來測光速是不現實的，也是難以實現的。

後來，隨著對外太空的研究越來越深入，人們開始想到，既然在地球上不行，那我在太空上面測總可以吧，那裡位置足夠寬廣啊！

在伽利略去世大約30年後，丹麥的一位天文學家——羅麥，他在觀察木星的過程中，找到了靈感。提出了第一個有效的光速測量方法。

那就是利用木星衛星的成蝕。

什麼是木星衛星蝕？

其實就是木星的衛星在繞著木星公轉的時候，當木星處於衛星和太陽中間時，就會發生木星的衛星蝕，其實就和月食一樣。

這個方法的提出，證明當時候的科學家們都已經知道，光速是十分巨大的，想成功地測量光速，估計只有利用天文空間中，天體與天體之間的巨大距離了。

既然是有效的方法，那後面的科學家也就開始陸陸續續地對光的速度進行測量。

首先是一位名叫惠更斯的科學家，其根據羅麥提出方法、數據，以及地球的半徑，第一次計算出了光的傳播，他計算的速度約為200000千米/秒，對於當時的人們來說，這個已經是很快的速度了。

到了1728年，英國的一位天文學家——布拉德雷，也按照羅麥提出的方法進行測量，得出的光速為310000千米/秒，比惠更斯的要快了不少。

1849年，來自法國的菲索，是第一位用實驗方法測定地面光速的實驗者，他用旋轉齒輪法測出的光速是315000千米/秒；1850年，法國物理學家傅科，用旋轉鏡法（原理和菲索的差不多）測出光速為298000千米/秒；1874年，考爾紐用改進後的菲索旋轉齒輪法測得光速是299990千米/秒。

大家發現沒有，在這一百多年間，每位科學家測出的光速都不一樣，但是結果卻都是不正確的。

我們現在所沿用的光速是那位牛轟轟的科學家測出來的？

那就是以光速測定為己任，為測光速奉獻一生的邁克耳孫。

邁克耳孫就讀於美國海軍學院，在1873年畢業後，留校負責教授物理和化學。教了大約5年之後，就開始了進行光速的測量工作。

期間，為了準確地測出光速，還遊學歐洲，在德國和法國都學習過光學。

學習完之後，回到了美國，並成為凱斯學院物理學教授，進行光譜學和度量學的研究工作，並在此領域作出了十分大的貢獻。因此，其在1907年的時候，獲得了諾貝爾物理學獎。

獲獎之後的邁克耳孫再接再厲，自行設計了旋轉鏡和干涉儀，用於測定微小的長度、折射率和光波波長，用於光學研究。

1879年，他測出的光速為299910±5千米/秒。不得不說，邁克耳孫對待科學是是嚴謹的，在1882年，他再次測量了光速，這次得到的結果是299853±6千米/秒。

因為他的測量方法並沒有問題，而且還是通過精密儀器測量的，結果比較讓人信服，因此他這次測量的結果就被公認為國際標準，一直沿用了40年。

因為有著科學家的執著，邁克耳孫還想要測量更加精確的光速，之後他又測量了幾次，最後一次測量是在加利福尼亞兩座相差35千米的山上進行。

這次的光速測量精確度達到了299798±4千米/秒，但不幸的是，邁克耳孫在這次測量過程中中風了，1931年便與世長辭。

那邁克耳孫最後一次測量的結果就是我們現在通用的那個嗎？

不是。

到底現在通用的光速是怎麼被測量出來的呢？

隨著科技的發展，測量的儀器設備也越來越先進，科學家們自然會追求更精準的數據。

1916年，著名的美國物理學家愛因斯坦發現了激光的原理。

科學界對於光的解釋是，光是從組成物質的原子中發射出來的，原子獲得能量後處於不穩定狀態（即激髮狀態），它會以光子的形式把能量發射出去，這就形成了我們平時看到的光。

激光和光又有所不同。

激光就是把那些被激發出來的光子排成隊列，在隊列中的光子們，光學特性一樣，步調也是極其一致。

舉個栗子，我們平時看到的電燈泡、光管裡面發出來的光，其實這光裡面的光子是不一樣的，而且這光會分散，也就是往各個方向亂跑，所以我們點燈的時候，那些光可以照亮我們的周圍。

激光中的光子們是很團結的，可以說是心往一處想，勁往一處使，分散的光對於我們，沒有太大的威力，但是激光就不一樣了，它的威力可是很大的，分分鐘可以要小命。

其實在中國，最初是把激光叫做「鐳射」、「萊塞」，其實就是英文名稱LASER的音譯，直譯的意思是「通過受激輻射光擴大」。

而通過受激輻射光擴大，就是製造激光的主要過程。

到了1964年，我國著名科學家錢學森同志提出了一個建議，將「光受激輻射」改稱「激光」。現在說的「激光」一詞就這樣得來的。

在現代，激光的應用已經很廣泛了，激光雷達、激光槍、激光唱片，近視患者還可以通過激光矯視，愛美人士可以激光美容、祛斑，甚至光纖通信都屬於激光的應用。

因此，激光也被稱為「最快的刀」、「最準的尺」、「最亮的光」。

既然是「最準的尺」，相信也能測量光速咯。

因此，人們在激光得到廣泛應用之後，就開始利用激光來進行測量光速。

用激光測量光速的方法是：測出激光的頻率和波長，應用c=λν計算出光速c。理解不了也沒關係，反正我們知道到目前為止，通過這種方法測出的光速是最精確的。

在1975年第15屆國際計量大會上，根據決議，開始把真空中光速值定為c＝299 792 458米／秒，這就是我們現在最常用的光速值了。

看似簡單的一個數字背後，確是通過幾百年來，一代又一代的科學家們不斷探索和實驗而得來的。

這個時候有人提出了，這個光速既然已經那麼快了，那我從火箭上發射光，這個光的速度不就更快了？

後來，提出了光速有一個特別的性質，叫做光速不變。

也就是說光速是不受光源運動速度影響的，更不受觀測者運動速度的影響。

但是這個和我們初中物理老師講的相對速度又不一樣。

舉一個我們都經歷過的栗子，物理課本上，有這樣的例題，說是有兩輛車，同時同方向，都以時速120公里，肩並肩往前開。

公路兩旁的人看到後，都要破口大罵了，我去，開這麼快，小崽子不要命啊！

坐在車裡的人，看到旁邊的車子沒動似的，還在懷疑這車到底開沒開呢！

要是一輛車忽然加速，車上的人會看到隔壁的車子正在倒退一樣。

（溫馨提示：珍愛生命，請勿超速！）

但是在愛因斯坦的相對論看來，這光無論是從哪裡發出，別說是火箭，就算你坐在高速行駛的宇宙飛船上測量，光速還是一樣的。

也有人說了，這只是不夠快而已，只是個理論。

但是，這個已經不是理論了，後來更被實驗證實了，還成為了相對論的一個主要支柱。

相對論還提出，光速是最大的速度，任何物質的運動速度都不能超過光速。

為什麼這麼說？有何理論依據？

根據愛因斯坦列出的一個公式指出，物體的質量會隨著運動的速度而增加。

注意，這裡的質量不是重量，兩者是有區別的。

質量是物體慣性的量度，是任何一種物體都固有的屬性，而重量是受地球的吸引而引起的，反映的是物體所受重力的大小。

大家還記得標量和矢量嗎？

質量是標量，重量是矢量。而且在牛頓力學中的質量是一個恆量，而重量是會隨物體所處的緯度和高度的不同而產生變化。

質量是用天平來進行測定，重量則是用彈簧秤測。

這不是一樣嘛？

可不一樣了~

其實物體的質量就是等於天平另一端，與它平衡的砝碼的質量，由砝碼的質量數，可以得知物體的質量數。一般來說，在地球表面，用天平測出物體質量數，就可近似認為與重量數相等。不過，想要知道精確的重量，還必須知道測量位置的重力加速度，再根據公式計算。

之所以用彈簧秤來稱物體的重量，還是有玄機的。

因為彈簧的伸長與作用力成正比，所以從彈簧秤的刻度上就可以讀出物體的重量數值。

我國以前使用的稱，幾乎都是桿秤，實際上也算的上是天平，不過是不等臂的天平，所以，桿秤稱的物體「重量」，其實是質量啦。

在我們日常生活中，運動的速度其實是很小的，所以這個質量的增加也是非常非常的小，甚至可以忽略不計。

按照火箭的速度是每秒11千米來算，100千克質量的物體也就只增加了0.35毫克而已。

但是，要是光速就不一樣了。

愛因斯坦的公式指出，當物體的速度接近光速的時候，物體的質量就會增加到無限大，質量無限大，重量相對來說就是無限重，而讓質量無限大的物體增大速度，那就要用無限大的力。

就算是擁有突破天際的拳頭也做不到啊！

宇宙中哪裡找到無限大的力，這不就是說，一切物體的運動速度都達不到光速，也不可能超過光速么？

當然，後來也有人提出過超光速的現象，甚至說超光速能快過時間，但是到目前為止，這些都還在理論階段，並沒有令大家都滿意的說法。

時間其實就是一個物體到另一個地方中間流逝的過程，而光在運動中完全不受阻力，於是人們就有了猜想，當速度到達光速時，時間是否就停止了？

以光速運行過程中，時間會變慢，但其實是物體的運動過程就會變慢。而身在光速中的人覺得是正常，但相對地球上的人來說，光速中運行的人，他的運動過程是變慢的，這也是相對論的範疇。

不過至今仍然沒辦法證實這些理論的真實性，超光速是否存在，仍然是個迷。

首發於微博：超自然檔案館。。

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