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《你知道吗？——现代科学中的１００个问题》

Ｉ·阿西莫夫　著
暴永宁　陈养正　钟元昭　吴伯泽　译
碧海听潮声  扫

４８　为什么物质的行进速度不能快于光速？（１）

　　施加给一个物体的能量可以通过多种途径对这个物体产
生作用。如果，铁锤敲在悬空的钉子上，钉子就会得到动能，
也就是得到运动的能量，而向外飞去。如果铁锤敲在嵌入硬
木里的钉子上，那么，钉子就不会运动，这时，它仍然会得
到能量，但这个能量表现为热的形式。
　　阿尔伯特·爱因斯坦在他的相对论中指出，质量可以看
作是能量的一种形式（原子弹的发明已经确凿地证明他这种
说法是正确的）。这样一来，如果对一个物体施加能量，那
么，这个能量不但可以通过其他形式表现出来，也可以表现
为质量的形式。
　　在一般条件下，物体所获得的表现为质量的能量实在微
乎其微。因此，过去从来没有人能够把这样小的质量测量出
来。直到二十世纪，当人们观察到亚原子粒子以每秒数万公
里的速度运动时，才找到了质量的增加大到能够探测出的事
例。一个以每秒约２５６，０００公里速度相对于我们而运
动的物体，当我们对它进行测量时，它的质量将是它相对于
我们静止不动时的质量的两倍。
　　如果对任何一个正在自由运动的物体施加能量，那么能
量可以通过下列两种途径之一进入物体内部：（１）所施加
的能量表现为速度，结果，物体的运动速度就增大了；（２）
所施加的能量表现为质量，结果，物体就变得“重一些”。
当我们对这个物体进行测量时，它所得到的这两种能量形式
之间的区别，决定于我们所测量到的这个物体的起始运动速
度。
　　要是这个物体以一般速度运动，那么，所施加的能量实
际上会全部以速度的形式进入物体内部，这时，它会运动得
越来越快，而它的质量几乎丝毫不变。
　　随着运动物体速度的增大（也就是随着我们所想象的附
加能量不断地施加到物体中去）；以速度的形式进入物体内
部的能量将越来越少，而以质量的形式进入物体内部的能量
则不断增加。我们会发现，尽管这个物体仍然在不断加快它
的运动，但是，它的速度提高率却一直在降低，此外，我们
还会发现，这个物体变重的速率正在渐渐增大。
　　当物体的速度继续不断增大，并且非常接近于光在真空
中的速度即每秒约３００，０００公里时，所施加的能量几
乎全部以质量的形式进入物体内部。换句话说，物体的运动
速度现在增长得非常慢，但是，它的质量却极快地向上增长。
到它达到光速的时候，所施加的能量就全部表现为增加的质
量。
　　物体运动速度之所以不能超过光速，是因为当我们要它
超过光速时，就得不断对它施加能量，而在它达到光速时，
不管给它的能量有多大，都会统统转变成增加的质量，因此，
物体的速度就丝毫也不会增大了。
　　其实，这种“恰好达到光速的理论”也是不成立的。多
年以来，科学家一直非常细致地对被加速的亚原子粒子进行
观察。宇宙线粒子所含的能量高到无法想象，但是，尽管它
们的质量确实升高了，它们的速度却从来没有达到光在真空
中的速度。已经查明，亚原子粒子的质量和速度正好同相对
论所预言的一样，因此，光速是最大速度这一点，已经是一
个观察到的事实，而不仅仅是一种推测。

阿西莫夫《你知道吗？--现代科学中的一百个问题》
科学普及出版社   1984年
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