预计阅读本页时间:-
光的速度
相对论中似乎引起哲学家特殊兴趣的一个特点是光速的绝对性。速度一般是相对的,如果我说每秒钟40千米速度,必须补充说“是相对于地球”、“相对于阿图克鲁斯星球”,或者我刚才提到的什么一种坐标系。除非有这个补充或隐含坐标系,没有人会从我的描述中理解到什么。但有一件奇异的事实是,如果我提到每秒299796千米速度,便无须予以说明,相对于什么的速度?相对于宇宙间的任意一物体、每一颗星球或任何物质的例子。
试着赶上一束闪光是毫无用处的,不管你跑得多快,光都是以每秒18.6万英里的速度离你远去。现在有一个观点,这是大自然所加给我们的实在没有意义的欺骗。还是以我们那位以每秒旅行16.1万英里的速度旅行观察者为例,派他追赶闪光,一秒钟光比他多走2.5万英里,但那并不是他要报告的。由于它的标准比例尺发生收缩,他的一英里不过是半英里。由于他的时间变慢了,他的秒都成了两秒,在他的测量里速度成了每秒10万英里(实际上是每2秒5万英里)。在他记录速度的时间与时钟同步时,他犯了一个更大的错误(你们还记得他用的是与我们不同的“现在”线),这样速度就提高到每秒18.6万英里了。从他自身的观察点来看,旅行者是无望地落在光的后面了。因为他的测量仪器已经错乱颠倒,所以他也就意识不到他的竞赛是多么接近光速了,你们要注意闪光的、难于捉摸的不亚于彩虹。
广告:个人专属 VPN,独立 IP,无限流量,多机房切换,还可以屏蔽广告和恶意软件,每月最低仅 5 美元
尽管这个说明有助于我们把最初看起来全然不可能的时间相调和了,然而它并不透彻。你们记得吧,一条“现在所见”线或闪光轨迹线代表世界构造的组织粒。因此每秒299796千米速度的特性是它与世界的组织粒一致。代表物体的四维蠕虫,必将穿越组织粒进入未来的圆锥之中,我们不得不引入某种参考系来记述它们的历程。但是光精确地沿着组织粒,无须任何其他人为的区分参考系来描述这个事实。
可以这样说,299796千米/秒这个数是世界(原文为木材——译者注)组织粒的一个代码数字,其他代码数字相应于多个随意穿越组织粒的蠕虫洞。对不同的空间和时间系,我们有相应的不同的代码。世界(原文为木材——译者注)组织粒的代码是唯一一个在所有代码里都相同的数字,这绝非偶然。但除了我们的测量方法被合理设计以便揭示本质,而不是得到世界组织的偶然特性外,我并不知道能否从中得到更深入的推论。
在每个测量系统里都占据独一无二的位置的每秒299796千米速度,通常都指的是光速,但是它的意义远不止此。在这一速度下物质的质量变成无限大,长度收缩为零,始终静止。因此,无论是否涉及光,在各种问题都会出现这个速度。
科学家对这个速度的绝对性兴趣巨大,而哲学家的兴趣我想大部分是错误的。在确认这一速度的绝对性后,科学家们表示,他们在每个测量系里面都把同样的数赋给它,但那是他们自己的一个私自的安排——一个对它的普遍重要性未写出来的致意。[3]从测量数据转到这些数据所表示的事物,“组织粒”肯定的是世界的一个绝对的特征,但也是“蠕虫洞”(物质的粒子),差异在于组织粒是本质的和普遍的,而蠕虫洞是偶然的。科学和哲学在讨论“绝对”时往往带着相反的目的——我恐怕这误解的过错主要在科学家。在科学层,我们主要关心的是所使用的描述性术语的绝对性或相对性,但当绝对这一术语用于表示所描述的事实的时候,一般地它粗略地表示“普遍的”意思,而非相反的“偶然的”。
另一个误解是存在速度的最高极限,并没有说速度不能超过每秒299796千米。例如,想象一个能够将精确平行光传送远达海王星的探照灯,如果让探照灯每秒转动一次,那么在海王星上光束的那一端将进行圆周运动,其速度将比上述速度极限高得多。通过将那些自身没有直接的偶然联系的状态进行精神联合,这是我们速度创造习惯的一个例子,相对论的论断则更为严格,即是说——
无论物质、能量或其他任何能够用来作为标记的事物,只要参考系是本章任何一种空间和时间系,其运动速度都不可能超过每秒299796千米。[4]
特定情形下(如反常弥散现象),物质中的光速能够超过这个值。但是更高的光速,只有在光通过物质使分子共鸣振动的某些时刻才能实现,一个未预做准备的闪光运行得更慢。可以这样说,超过每秒299796千米的速度是通过预先准备实现的,因此在信号设备里没有什么用处。
我们完全坚持有关信号速度的限制,这样做的效果就是只有把信号传送到“绝对的未来”才能达到这个速度。能够把关于“此地—此刻”事件的消息传送到中性楔中的结果,太过荒诞不经而不可想象,要么信号能够到达的中性楔形地带必须严格处于违反相对论原理状态,要么就有可能建立一个联盟,能够接受我们明日发送的信息,并将其传回我们今日接收!有关信号速度的极限是我们防止过去和将来混乱的防波堤,在这点上,爱因斯坦的理论有时背了黑锅。
按照传统的表示方法,信号速度每秒299796千米的限制,更像是大自然专横的律令。我们总是感觉得到要寻找走得更快的事物就是一个挑战,但是,如果我们以绝对的形式说明,信号只能够沿着时间关系轨迹而不沿着空间关系轨迹,那么速度限制看来是合理的。为了突破它,我们不仅要找到每秒也就快1千米的事物,而且能够跨越时间和空间界限的事物——我们确信这一点在任何合理的理论中都应该坚持。