史上最有名的思想實(shí)驗(yàn)或許來自愛因斯坦,他很想知道:如果能趕上光束的話會(huì)發(fā)生什么事情?愛因斯坦算出如果他能以光速來旅行,那么從邏輯上來說,他會(huì)看到光束仿佛是靜止的。這就好像你坐在一列火車上,另一列火車以相同速度沿著你這列火車前進(jìn),你將會(huì)看到那列火車?yán)锏娜朔路鹗庆o止似的。此外如果光是靜止的,那么看起來會(huì)是什么樣子?像是凝固的黃波嗎?還是像潑灑了微粒的畫作呢?
如果你以光速來旅行的時(shí)候能夠看見鏡中的自己,那么你會(huì)看見什么?你什么都看不見。或許連你也不見了。愛因斯坦很清楚世界上可能沒有靜止不動(dòng)的電磁場,麥克斯韋方程組[能夠完全描述電磁現(xiàn)象的一組四個(gè)方程式,由麥克斯韋首先整理出來。包括電的高斯定律(庫侖定律為其特例)、磁的高斯定律、法拉第電磁感應(yīng)定律以及麥克斯韋修正過的安培定律]似乎暗示,從理論上來說,你能趕上光束,而且也證明了光不能靜止不動(dòng)。因此光這種東西呢,不是能靜止不動(dòng),就是不能靜止不動(dòng)。要是光靜止不動(dòng),那事情就好玩了,你就能趕上光,能看到光凝固。不過,因?yàn)楦鞣N我需要上更多物理課才能弄懂的原因,光是不會(huì)凝住不動(dòng)的。
愛因斯坦的狹義相對(duì)論宣稱,不管你的速度有多快,光總是以C(光速)相對(duì)于你來移動(dòng)。不管你是以每小時(shí)一英里的速度移動(dòng),還是一千英里的速度移動(dòng),都沒有影響。你在周圍看到的光,一定比你行進(jìn)得更快,而且也一定是以C來行進(jìn)。如果你是以光速的一半來旅行,那么在你來看,往你這個(gè)方向行進(jìn)的光,并非只有原來的一半快。在你來看,光還是以C相對(duì)于你來行進(jìn)。
“假設(shè)火車是以勻速V在鐵軌上行進(jìn)。”愛因斯坦在他的《相對(duì)論》中說道。他接著說,如果你在火車上朝著火車行進(jìn)的方向沿著火車走,那么,你并不是以火車的速度在前進(jìn),也不是以你走路的速度在前進(jìn),你是以這兩個(gè)速度的總和在前進(jìn)。如果火車行進(jìn)的速度是每小時(shí)一百英里,而你走路的速度是每小時(shí)一英里,那么實(shí)際上相對(duì)于火車經(jīng)過的堤岸來說,你是以每小時(shí)一百零一英里的速度在前進(jìn)。
同樣地,如果我在與鐵軌平行的高速公路上,以每小時(shí)八十五英里的速度開車。然后,這列火車從我的身邊經(jīng)過,那么在我來看,相對(duì)于我來說,火車是以每小時(shí)十五英里的速度在前進(jìn);而在火車上走著的你,在我來看,是以每小時(shí)十六英里的速度在前進(jìn)。如果坐在火車上的你往窗外看,正好看到我在開車,那么你看到的是我不斷往后退。這就是牛頓力學(xué)的相對(duì)速度,可是相對(duì)速度并不適用于光。
愛因斯坦的質(zhì)能轉(zhuǎn)換公式(這個(gè)公式是他原創(chuàng)的,是思想實(shí)驗(yàn)的成果)證明,質(zhì)與能是一體兩面。如果你想辦法接近光速,那么越接近光速你就變得越重,因?yàn)槟愕哪芰哭D(zhuǎn)換成質(zhì)量了。愛因斯坦也證明時(shí)間和空間實(shí)質(zhì)上是相同的。盧瑪斯認(rèn)為,四維空間是一個(gè)有生命,或至少是有思想存在的空間。威爾斯[赫伯特·喬治·威爾斯(Herbert George wells,1866—1946),英國著名科幻小說家。1895年,韋爾斯寫下史上首部科幻小說《時(shí)間機(jī)器》,提出時(shí)間旅行的概念。三年后,威爾斯發(fā)表《世界大戰(zhàn)》,描述火星人侵略地球的過程。他獨(dú)特的觀點(diǎn)與想像力,改變了人類的思想]認(rèn)為,四維空間是一個(gè)有靈魂存在的淺綠色異世界。策爾納認(rèn)為,四維空間是一個(gè)充滿幽靈的地方,而幽靈好像最愛幫助魔術(shù)師。愛因斯坦卻認(rèn)為,四維空間并不是一個(gè)地方,可是四維空間也不僅僅是時(shí)間而已,四維空間其實(shí)是四維時(shí)空;不僅僅是時(shí)鐘,而是掛在你家墻上滴答作響的時(shí)鐘——相對(duì)于你來說。