不是。以下便是原因:光速是绝对的,因为时间的流逝是相对的!说得再具体点,同时性这个概念对于裁判员和运动员来说是不同的。现在我们用一个相当复杂的办法来测量光速,以便更好地阐述我们的观点:假设裁判员和正要打开手电的运动员之间有一些距离(就算100米吧)。运动员举着手电,手电朝向裁判员的方向,后者拿着一只(非常非常精确的)秒表。运动员因为想确保万无一失,也带了一块秒表。两人同意按照下列步骤进行实验:运动员朝着裁判员的方向跑,迈过距离100米的线时,她打开手电,同时开始计时。同时,裁判员也开始计时。手电发出的光子一到达裁判员处,裁判员就停止计时,与此同时,运动员也将按停她的秒表。
通常,接下来是这样的:要想得到光粒子的速度,他们需要用光粒子运动的距离除以它运动耗费的时间。因为他们是同时开始和停止计时的,因此他们测到的时间差是一样的。不过,对于裁判员来说,光运动的距离为100米;而在运动员看来,光运动的距离稍小于100米。这是因为她朝着裁判员跑去,所以在她看来,是裁判员向她靠近,有效地缩短了一些距离。裁判员眼中的光速应该比运动员眼中的光速快一些。
正如我们已经说过的,事实并非如此!对于和光比起来运动速度非常慢的事物,这点差距小到可以忽略。可一旦事物的运动非常快,人们就得把时间和空间的相对性考虑进去!
混乱的同时性!
事实是这样的:裁判员和运动员在他们何时开始和停止计时这件事上意见会稍稍不同!他们就是无法“同时”做到,因为这两个时刻对于他们来说不太一样。在裁判员看来,二人都是在同一时刻开始计时的,可运动员提前停止了计时,所以说,他认为运动员测量的距离较短,测量的时间也短。
然而,在运动员看来,他们二人都在同一时间停止了计时,但裁判员应该早一点开始计时。所以,从她的角度来说,裁判员测量的距离较长,测量的时间也长。如果之后他们比较一下各自测得的数字,他们就会发现,二人算出的比值是相同的:对于二人来说,光速是一样的,因为同时性的时刻不同!
重要的是,他们二人也无所谓谁错谁对。这便是相对论的关键:时间的流逝取决于观察者!再具体地说:它取决于观察者之间相对移动的方式。顺便说一下:在现实生活中,影响只会是一瞬——时间太短,普通的秒表根本无法测到。但我们要探讨的是两件事情同时发生且距离只有100米远的想法(在我们的例子中,这两件事分别是“运动员打开手电”和“裁判员开始计时”),如果这个距离增加,时间差也会增加。所以问“仙女星系现在正发生什么”这种问题真的没有意义。仙女星系距离我们太远,所以在街上从彼此身边慢慢走过去的两个人,对于“仙女星系的现在”到底是什么时候会有不同的意见,大约相差几百万年吧!
该效应会产生一些非常奇特的结果。第一个结果,也是最广为人知的结果,就是没有什么比光速更快。光速是一道无法跨越的魔法屏障(不过也有些例外情况)。尤其要注意的是,你无法以推动的方式让光运动得更快。反过来说,你也无法让光速减慢——它只会始终保持一个速度,不管你自己运动得有多快。
相对论也会影响所有精确的时间与长度测量。举例来说,看起来快速移动的时钟走得更慢。这叫作“时间膨胀”,对许多事物都非常重要,最为人熟知的便是GPS导航系统(另外,如果你想多了解一些,可以上网搜索“双生子佯谬”)。GPS卫星每天环绕地球运行两周,它依靠着极端精确的时钟运转。事实上,它们精确到了将相对论产生的效应都考虑在内的程度,如果不这样做,GPS卫星就会提供错误的位置:错误将以每天几米的幅度随着时间流逝而增长。
因此,下次你使用手机寻找离你最近的星巴克时,要记住:没有相对论的话,你可没法子找到它!