當車速達到光速時，還能開得了車燈嗎？

當你把一輛車開到光速，那么車燈的光線還能照射出去嗎？幾乎沒有幾個物理問題能比這個更常見。

以光速（299792458 米每秒，其物理符號為“c”）駕駛任何車輛似乎完全不可能。隨著物體移動速度的增加，它們的質量也會增大。想要越來越快的加速前進，隨著物體質量的增加就要求更多的能量（根據愛因斯坦的狹義相對論，這至少從外部觀察者的角度來看是這樣的；而在車里甚至會有更奇怪的事情發生，后面再做更多介紹）。而任何擁有質量的物體需要無限的能量才能將其加速至光速。考慮到這些限制，歐洲大型強子對撞機（Large Hadron Collider，目前世界上最強大的粒子加速器）的科學家們只能夠推動諸如質子的亞原子粒子加速到光速c的99.9999991%，但是還未真正達到c。

然而，組成可見光的光子是沒有靜止質量的，所以相對論的規則不適用。事實上，那些沒有質量的粒子一定是以光速c向前運動的（沒有絕對靜止的東西）。

現在讓我們來推測一下。比如說，如果你真的開著Mrs. Frizzle的神奇校車達到c（雖然是不可能的），到底會發生什么呢？首先，在你小手上的手表不會讓步。在運動時，時間會變慢，一旦到達光速，時間會完全停止。在這種情況下，你會無法開啟車燈（車與光線速度一致，車燈中的光線無法射出）或者做其他任何事。

好吧，忘掉原來的問題吧。如果你的車速是略低于光速的話，車燈還能工作嗎？當然可以了。你的車燈依然能射出兩束以光速前進的光線，它會稍快于你的車，你也可以看到光線慢慢往前運動，就像你前面有一輛開得比你快的車，離你越來越遠。

這給我們帶來了一個有趣的現象。純粹出于無聊，我們可以這樣想象一下，你決定向你停著的卡車的擋風玻璃射出一顆子彈，并測量子彈的速度。然后得到它的速度是1700英里每小時。然后，你以每小時10英里的速度駕駛卡車迎向子彈來重復這個實驗。從你的角度來看，第二顆子彈的速度仍將是每小時1700英里。然而，站在車外的人會得到它的速度為每小時1700+10=1710英里。

然而光并不是按照這種規則。還是假設你開車加速到10英里每小時，如果你向車的擋風玻璃射出一束光線，你會測量到它還是以光速運行。與此同時，外界觀察者不會得到速度為光速+車速。相反，這個人會同意你說光線是以c的速度前進。這聽起來不可能，但愛因斯坦的狹義相對論認為，光速在任何的慣性參照系中都是恒定的。無論是什么樣的參照系，光速永遠不會改變。

前面這里該如何理解呢？比如說在速度為v1的車上往前丟出一個速度為v2的物體，那么根據經典物理，這個物體的速度應該為v1+v2，然而這個速度疊加原理只在低速下近似適用，而在高速下只能用相對論的速度合成法則。實際上，經典物理的速度疊加值只是根據相對論速度合成法則算出來的一個近似值，只不過速度很低的時候，這兩個值幾乎相等。

我們都知道光通過水等媒介時速度會變慢（這里說的只是這束光的速度，并不是說光速c，注意光的速度與光速的區別）。而影響它的速度可能有著更多的變量。

就在去年冬天，一個由光學物理學家組成的研究小組發表了一篇令人興奮的新論文。由英國格拉斯哥大學（University of Glasgow）的Miles Padgett教授領銜的研究小組改變了幾個光子的形狀，并讓它們與為改變形狀的光子比拼速度。結果是改變形狀之后的光子跑得更慢，即使是在真空下亦是如此。這些掉隊光子的速度只下降了幾百萬分之一米。不過，很明顯，c是光的最高速度，但并不是光的唯一速度。

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