正文 第50節 文 / 艾薩克·阿西莫夫

    我們常常說，粒子不能夠運動得「比光快」，「光速」是速度的上限。

    實際上，如果我們單單這樣說，那是說得不夠完全的，因為光在通過不同媒質時，它的傳播速度並不相同，光在真空中的行進速度最快。在這種場合下，它以每秒３００，０００公里的速度運動。這個速度就是終極速度。

    因此，如果想把話說得確切一些。我們就應該這樣說：粒子的運動速度不能夠「快於真空中的光速」。

    光在通過真空以外的任何其他透明媒質時，它的傳播速度總是小於真空中的光速，有時甚至要慢很多。光在某一特定的媒質中行進得越慢，當它從真空中以傾斜的角度進入這種媒質時，它受到偏折（折射）的角度就越大。偏折的大小是由一個稱為「折射率」的物理量決定的。

    把真空中的光速除以某一特定媒質的折射率，就得出光在這種媒質中的速度。在一般的壓力和溫度下，空氣的折射率約為１．０００３，所以光在空氣中的速度等於３００，０００除以１．０００３，即每秒約２９９，９１０公里。這比真空中的光速小９０公里／秒。

    水的折射率是１．３３，普通玻璃的折射率是１．７，而鑽石的折射率是２．４２。這就是說，光在水中的傳播速度為每秒約２２４，０００公里，在玻璃中為每秒約１７６，０００公里，在鑽石中只有每秒約１２３，２００公里。

    粒子的運動速度不能快於每秒約３００，０００公里，但是，即使在水中，它們也確實能夠以每秒約２５６，０００公里的速度運動。當它們的速度這樣大時，它們在水中的行進速度就超過水中的光速了。事實上，除了在真空中以外，粒子在任何一種媒質中的運動速度都有可能超過那種媒質中的光速。

    在非真空媒質中運動得比光快的粒子，會發出一種藍光作為它的尾跡。這種尾跡的角度大小，取決於這個粒子在媒質中的速度比光在同一媒質中的速度快多少。

    最先觀察到比光快的粒子所發射出的這種藍光的，是一個名叫巴維爾·切倫科夫的俄國物理學家，他在１９３４年報道了這件事。因此，這種光就被稱為「切倫科夫輻射」。１９３７年，另外兩個俄國物理學家——伊利亞·弗蘭克和伊戈爾·塔姆——把這種光同粒子和光在那種媒質中的相對速度聯繫起來，從而解釋了為什麼會有這種光。結果，這三個人獲得了１９５８年的諾貝爾物理學獎。

    人們已經設計出一種特殊的儀器——切倫科夫計數器，用來探測這種輻射，並測定它的強度和發射方向。

    切倫科夫計數器特別有用，因為它只對速度非常高的粒子才起作用，並且很容易根據這種光的發射角度估計出這些粒子的速度。能量極高的宇宙線的運動速度已經非常接近真空中的光速，因此，它們就是在空氣中也會產生切倫科夫輻射。

    快子——這是人們所假設的一種只能以超過真空中光速的速度運動的粒子——即使在真空中也應該會留下一道非常短暫的閃光。因此，物理學家希望能依靠探測這種切倫科夫輻射，來證明快子是確實存在的（如果它真的存在的話）。