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正文 第48節 文 / 艾薩克·阿西莫夫

    施加給一個物體的能量可以通過多種途徑對這個物體產生作用。如果,鐵錘敲在懸空的釘子上,釘子就會得到動能,也就是得到運動的能量,而向外飛去。如果鐵錘敲在嵌入硬木裡的釘子上,那麼,釘子就不會運動,這時,它仍然會得到能量,但這個能量表現為熱的形式。

    阿爾伯特·愛因斯坦在他的相對論中指出,質量可以看作是能量的一種形式(原子彈的發明已經確鑿地證明他這種說法是正確的)。這樣一來,如果對一個物體施加能量,那麼,這個能量不但可以通過其他形式表現出來,也可以表現為質量的形式。

    在一般條件下,物體所獲得的表現為質量的能量實在微乎其微。因此,過去從來沒有人能夠把這樣小的質量測量出來。直到二十世紀,當人們觀察到亞原子粒子以每秒數萬公里的速度運動時,才找到了質量的增加大到能夠探測出的事例。一個以每秒約256,000公里速度相對於我們而運動的物體,當我們對它進行測量時,它的質量將是它相對於我們靜止不動時的質量的兩倍。

    如果對任何一個正在自由運動的物體施加能量,那麼能量可以通過下列兩種途徑之一進入物體內部:(1)所施加的能量表現為速度,結果,物體的運動速度就增大了;(2)所施加的能量表現為質量,結果,物體就變得「重一些」。當我們對這個物體進行測量時,它所得到的這兩種能量形式之間的區別,決定於我們所測量到的這個物體的起始運動速度。

    要是這個物體以一般速度運動,那麼,所施加的能量實際上會全部以速度的形式進入物體內部,這時,它會運動得越來越快,而它的質量幾乎絲毫不變。

    隨著運動物體速度的增大(也就是隨著我們所想像的附加能量不斷地施加到物體中去);以速度的形式進入物體內部的能量將越來越少,而以質量的形式進入物體內部的能量則不斷增加。我們會發現,儘管這個物體仍然在不斷加快它的運動,但是,它的速度提高率卻一直在降低,此外,我們還會發現,這個物體變重的速率正在漸漸增大。

    當物體的速度繼續不斷增大,並且非常接近於光在真空中的速度即每秒約300,000公里時,所施加的能量幾乎全部以質量的形式進入物體內部。換句話說,物體的運動速度現在增長得非常慢,但是,它的質量卻極快地向上增長。到它達到光速的時候,所施加的能量就全部表現為增加的質量。

    物體運動速度之所以不能超過光速,是因為當我們要它超過光速時,就得不斷對它施加能量,而在它達到光速時,不管給它的能量有多大,都會統統轉變成增加的質量,因此,物體的速度就絲毫也不會增大了。

    其實,這種「恰好達到光速的理論」也是不成立的。多年以來,科學家一直非常細緻地對被加速的亞原子粒子進行觀察。宇宙線粒子所含的能量高到無法想像,但是,儘管它們的質量確實升高了,它們的速度卻從來沒有達到光在真空中的速度。已經查明,亞原子粒子的質量和速度正好同相對論所預言的一樣,因此,光速是最大速度這一點,已經是一個觀察到的事實,而不僅僅是一種推測。
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