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为什么无论我们如何追赶,光束总是以同样的速度前进

爱因斯坦天才的本质在于,他能问出一些显而易见又很天真的问题,而这些问题最终会使科学产生巨大的变革。爱因斯坦是一个能问极其简单问题的人。”在孩提时代,爱因斯坦问自己这样一个简单问题:如果你能赶上一束光的话,它看起来会像什么样呢?你会看见一个静止的波冻结在时间中吗?这个问题促使他用50年的生命历程来探索空间和时间的奥秘。

试想一辆快速行驶的汽车企图超过一列火车。如果我们猛踩油门踏板,汽车与火车并驾齐驱地奔驰。我们能窥视到火车里面,火车对我们来说似乎是静止的。我们能看到火车里面的座位和做着各种动作的人,好像火车根本不在运动一样。类似地,作为孩子的爱因斯坦想象与光束一同旅行。他认为在一确定的时刻光束应该与一系列的驻波相类似; 即光束看起来应该没有运动。

爱因斯坦16岁时。就看出了这种论证的漏洞。如果我以光速c(光在真空中的速度)追逐光束,那么我观察到的这束光应该是一个停滞不前的在空间振荡的电磁场。然而,无论是基于经验还是根据麦克斯韦方程.看来都不存在这样的事情。

在大学里,爱因斯坦证实了他的猜疑。他知道光可以用法拉第的电磁场来描述,这些场遵循由麦克斯韦发现的场方程。正如他猜测的那样,他发现麦克斯韦方程不允许静止的冻结的波。事实上,爱因斯坦证明,不管我们多么辛劳地追赶光束,这束光总是以同样的速度c前进。乍看起来,这似乎是荒谬的。这意味着我们永远不能超过火车(光束)。更糟的是,无论我们把汽车开得多快,火车似乎总是以同样的速度跑在我们前面。