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第十七章 头脑.5

作者:美-I·阿西莫夫 当前章节:14449 字 更新时间:2026-5-10 23:53

这些粒子在真空中以光速行进,它们刚形成时就以这种速度运动,测量不到有任何的加速时间。

我们可能会怀疑,如果一个光子或一个中微子从未静止过,而只有在以每秒299800公里的匀速运动中(在没有干扰的情况下)才能存在,那么我们怎么可以说它们有静止质量呢?因此物理学家比兰尼克和苏达杉建议,把M称为固有质量。对一个质量大于零的粒子,它的固有质量等于这粒子与测量的仪器和观察者相对静止状态时所量得的质量。对一个质量为零的粒子,固有质量必须用间接的方法推断。比兰尼克和苏达杉建议把所有固有质量为零的粒子叫做光速子(源自拉丁语“光”),因为它们的速度是光速;把固有质量大于零的粒子叫做次光速子,因为它们以低于光速的速度行进,此速度也称为次光速。

1962年,比兰尼克和苏达杉开始推想比光速快的速度——超光速所造成的结果。任何比光速快的粒子具有一个虚的质量。也就是说,它的质量是某个普通数字乘上-1的平方根。

比方说,假设一个粒子以两倍光速行进,在洛仑兹方程中,v=2c,那么:

结果成为:运动中的质量是固有质量除以。但等于,因此等于。所以它的固有质量等于。由于任何包含的量都被称为虚数,因此我们可以推导出:速度超过光速的粒子,必然有一个虚的固有质量。

在我们正常宇宙中的正常粒子,始终都有等于零或者大于零的质量;一个虚的质量在我们的宇宙中没有可以想象得到的重要性,这是否意味比光速快的速度不可能存在呢?

不见得。如果承认虚的固有质量存在,我们便可以利用超光速粒子来满足爱因斯坦的狭义相对论方程。然而这样的粒子显示出一种佯谬的性质:它们走得越慢,所含的能量也就越多。这和我们宇宙中的情形正好相反,而可能是虚质量的特性。一个具有虚质量的粒子在碰到阻力时会加速,而受到一个力推动时会减速,随着能量的减少,它愈走愈快,直到能量为零时,它的速度会是无限大;随着能量的增加,它愈走愈慢,直到能量趋近于无穷大时,会降低到接近光速。

像这种速度超过光速的粒子,美国物理学家范伯格起了个名字叫超光速粒子。这个词在希腊文中是“速度”的意思。

因此我们可以想象存在着两种宇宙:一种是我们的宇宙,叫次光速宇宙,在这种宇宙里所有粒子的速度都比光速低,而随着能量的增加逐渐加速到近乎光速;另一种叫做超光速宇宙,在这种宇宙里所有粒子的速度都比光速高,而随着能量的增加逐渐减速到近乎光速。介于两者之间的,是无限窄的光速墙,可以被视为由两种宇宙共同所有。

如果一个超光速粒子有足够的能量使它足够慢地运动,这足够的能量或许能使它停留在某一点很久,而在这段时间内爆发出可以探测到的光子。即使在真空中,超光速粒子也会以切伦科夫辐射的形式,留下光子的痕迹。科学家们正在观察着这些光子的爆发,但是,这些爆发很少发生,而且发生时间只有1万亿分之一秒甚至更短,所以要使一具仪器正好放在爆发产生的地方,这种机会实在不是很多。

有一些物理学家相信,凡事只要不是不可能,就一定会发生。换句话说,任何现象只要不违反守恒定律,则必然会在某些时候发生;或者说,只要超光速粒子不违反狭义相对论,则它们必然存在。然而,即使最相信这是宇宙必具的一种“整齐性”的物理学家,也会很乐于得到一些不受禁止的超光速粒子的证据。到目前为止,他们尚未有任何发现。

爱因斯坦方程

爱因斯坦将洛仑兹方程的结果加以发展,产生了可能是科学界有史以来最伟大的方程。

洛仑兹方程可以写为:

因为代数符号可以写为x-1/2。这样这道方程便可以用牛顿发现的一个公式(即二项式定理)展开,也就是转换成一个项系列。

洛仑兹方程所能展开的项数无穷多,但由于每一项都比前一项来得小,如果只取前两项的话仍大致正确,其余项的总和太小,以致可以被忽略。展开后成为:

代入洛仑兹方程,得到:

在经典物理学中,1/2Mv2表示一个运动物体的能量,若我们以符号e代表能量,则上式变成:

M'=M+e/c2

M'−M=e/c2

由运动所引起的质量增加(M'-M)可以用m来表示,所以:

m=e/c2

或者:

e=mc2

正是这个方程第一次指出,质量是能量的一种形式。爱因斯坦继续证明这个方程适用于所有的质量,而不仅是由于运动所增加的质量。

在这里牵涉到的大部分数学知识同样只有高中程度。但它却展现给世人一个新的宇宙观,比牛顿的宇宙观还要伟大、还要广阔,同时它也指出了获得具体结果的道路。例如,它指出了通向核反应堆和原子弹之路。

(陈崇光 译)

人名译名对照表①

A

Abbe,Ernst Karl 阿贝

Abderhalden,Emil 阿伯德哈顿

Abel,Frederick Augustus 阿贝尔

Abelson,Philip 艾贝尔森

Acheson,Edward Goodrich 艾奇孙

Adam 亚当

Adams,John Couch J.C.亚当斯

Adams,Leason Heberling L.H.亚当斯

Adams,Walter Sydney W.S.亚当斯

Addison,Thomas 艾迪生

Adrian,Edgar Doublas 艾德里安

Agamemnon 阿伽门农

Agassiz,Jean Louis Rodolphe 阿加西斯

Aiken,Howard 艾肯

Airy,George Biddell 爱里

Albert,(prince) 阿尔贝特(王子)

Alburger,David Elmer 阿尔贝格

Alcmaeon 阿尔克美翁

Alder,Kurt 阿尔德

Alfven,Hannes 阿耳文

Alhazen 海桑

Allbutt,Thomas Clifford 奥尔巴特

Alvarez,Luis walter 阿尔瓦雷茨

Alvarez,Walter 阿尔瓦雷斯

Amagat,Emile Hilaire 阿玛加特

Ambartsumian,Victor Amazaspovich 阿姆巴楚米扬

Amontons,Guillaume 阿蒙通

Ampère,André Marie 安培

Amundsen,Roald 阿蒙森

Anderson,Carl David 安德森

Andrews,Thomas 安德鲁斯

Angstrom,Anders Jonas 埃斯特朗

Apian,Peter 阿皮安

Appert,François 阿佩尔

Appleton,Edward Victor 阿普顿

Aquinas,Thomas 托马斯·阿奎那

Archimedes 阿基米得

Archytas 阿契塔

Aristarchus 阿利斯塔克

Aristotle 亚里士多德

Armstrong,Edwin Howard E.H.阿姆斯特朗

Armstrong,Neil Alden N.A.阿姆斯特朗

Arnon,Daniel Israel 阿诺恩

Arp,Halton C. 阿普

Arrhenius,Svante August 阿伦尼乌斯

Artsimovich,Lev Andreevich 阿希墨维克

Aschheim,Selman 阿什海姆

Ashurbanipal 亚述巴尼拔

Asimov,Isaac 阿西莫夫

Astbury,William Thomas 阿斯特伯里

Aston,Francis William 阿斯顿

Atlas 阿特拉斯

Aumann,Harmut H. 奥曼

Avery,Oswald Theodore 艾弗里

Avogadro,Amedeo 阿伏伽德罗

B

Baade,Walter 巴德

Babbage,Charles 巴贝奇

Babinet,Jacques 巴俾涅

Babinski,François Félix 巴彬斯基

Bacon,Francis F.培根

Bacon,Roger R.培根

Baekeland,Leo Hendrik 贝克兰

Baer,Karl Ernst von K.贝尔

Baeyer,Adolf von 拜耳

Baffin,William 巴芬

Baird,John Logie 贝尔德

Baker,B.L. B.L.贝克

Baker,C.P. C.P.贝克

Balfour,Francis Maitland 鲍尔弗

Balmer,Johann Jakob 巴耳末

Bang,Olaf 班

Banting,Frederick Grant 班廷

Bardeen,John 巴丁

Barghoorn,Elso Sterrenberg 巴洪

Barkhausen,Heinrich 巴克好森

Barkla,Charles Glover 巴克拉

Barnard,Chistiaan C.巴纳德

Barnard,Edward Emerson E.E.巴纳德

Barnes,D.E. 巴恩斯

Barringer,Daniel Moreau 巴陵格

Bartlett,Neil 巴特勒特

Barton,Otis 巴顿

Basov,Nicolai Gennediyevich 巴索夫

Bateson,William 贝特森

Baum,William Alvin 鲍姆

Baumann,Eugen 鲍曼

Bawden,Frederick Charles 鲍登

Bay,Zoltan Lajos 巴伊

Bayliss,William Maddock 贝利斯

Beadle,George Wells 比德尔

Becker,Herbert 贝克尔

Beckwith,Jonathan 贝克威思

Becquerel,Alexandre Edmond A.E.贝克勒耳

Becquerel,Antoine Henri A.H.贝克勒耳

Beebe,Charles William 毕比

Beer,Wilhelm 比尔

Beguyer de Chancourtois,A.E. 比古耶·德·尚库图

Behring,Emil von 贝林

Beijerinck,Martinus Willem 贝哲林克

Bell,Alexander Graham A.G.贝尔

Bell,Jocelyn J.贝尔

Bell,Peter M. P.M.贝尔

Bellingshausen,Fabian Gottlieb 别林斯高津

Benda,C 本达

Beneden,Eduard van 范贝内登

Benedict,Francis Gano 贝内迪克特

Bennett,Floyd 贝内特

Benz,Karl 本茨

Berg,Otto 柏格

Berg,Paul 伯格

Berger,Hans 伯杰

Bergius,Friedrich 伯吉尤斯

Bergmann,Max 伯格曼

Berkner,Lloyd 伯克纳

Berliner,Émile 伯林纳

Bernard,Claude 贝尔纳

Bernoulli,Daniel 伯努利

Berthelot,Pierre Eugène Marcelin 贝特洛

Berzelius,Jöns Jacob 贝采利乌斯

Bessel,Friedrich Wilhelm 贝塞尔

Bessemer,Henry 贝色麦

Best,Charles Herbert 贝斯特

Bethe,Hans Albrecht 贝特

Biermann,Ludwig Franz 比尔曼

Bigeleisen,Jacob 比奇莱森

Bijvoet,Johannes Martin 比杰沃特

Bilaniuk,Olexa-Myron 比兰尼克

Billroth,Theodor 比尔罗特

Binet,Alfred 比奈

Biot,JeanBaptiste 毕奥

Birkeland,Olaf Kristian 伯克兰

Bittner,John Joseph 比特纳

Black,Joseph 布莱克

Blackett,Patrick M.S. 布莱克特

Blaiberg,Philip 布莱伯格

Blanchard,Jean Pierre 布朗夏尔

Blanqui,Jérôme Adolphe 布朗基

Bléiot,Louis 布莱里奥

Bleuler,Eugen 布洛伊勒

Bloch,Felix F.布洛赫

Bloch,Konrad Emil K.E.布洛赫

Bloembergen,Nicolaas 布洛姆伯根

Blout,Elkan Rogers 布劳特

Blumenbach,Johann Friedrich 布鲁门巴哈

Bohr,Niels H.D. 玻尔

Bolt,C.T. 博尔特

Bolton,John C. 博尔顿

Boltzmann,Ludwig 玻耳兹曼

Bonaparte,Napoleon 波拿巴

Bond,George Phillips G.P.邦德

Bond,William Cranch W.C.邦德

Bondi,Hermann 邦迪

Bonnett,Charles 博内

Boole,George 布尔

Bordet,Jules 博尔德

Borman,Frank 博尔曼

Born,Max 玻恩

Borrel,Amédée 博雷尔

Bose,Satyendranath 玻色

Bothe,Walter 博特

Bouchardat,Gustave 布沙尔达

Boucher de Perthes,Jacques 布歇·德·彼尔特

Boule,Marcelin 布尔

Boussard 布萨德

Boussinggault,Jean Baptiste 布林戈

Bouvard,Alexis 布瓦尔

Boveri,Theodor 博韦里

Bovet,Daniel 博韦

Bowen,Edward George E.G.鲍恩

Bowen,Ira Sprague I.S.鲍恩

Boyd,William Clouser 博伊德

Boyle,Robert 波义耳

Boylston,Zabdiel 博伊尔斯顿

Braconnot,Henri 布拉孔诺

Bradley,James 布拉德莱

Brady,Matthew 布雷迪

Bragg,William Henry W.H.布喇格

Bragg,William Lawrence W.L.布喇格

Brahe,Tycho 第谷

Braid,James 布雷德

Brand,Erwin 布兰德

Brandenberger,Jacques Edwin 布兰登伯热

Branley,Edouard 布冉利

Brattain,Walter Houser 布喇顿

Braun,Karl Ferdinand K.F.布劳恩

Braun,Werner von 冯·布劳恩

Brearley,Harry 布里尔利

Breuer,Josef 布罗伊尔

Breuil,Henri Edouard Prosper 步日耶

Bridgman,Percy Williams 布里奇曼

Briggs,Henry H.布里格斯

Briggs,Robert William R.W.布里格斯

Brill,Rudolf 布里尔

Broca,Pierre Paul 白洛嘉

Broglie,Louis Victor de 德布罗意

Broorn,Robert 布罗姆

Brown,Robert(astronomer) 布朗(天文学家)

Brown,Robert(botanist) 布朗(植物学家)

Brunhes,Bernard 布吕纳

Bruno,Giordano 布鲁诺

Brush,Charles Francis 布拉什

Bryan,William Jennings 布赖恩

Buchner,Eduard 毕希纳

Buffon,Georges Louis Leclerc de 布丰

Buist,John Brown 布伊斯特

Bullen,Keith Edward 布伦

Bunsens,Robert Wilhelm 本生

Burbank,Luther 伯班克

Burke,Bernard 伯克

Burnet,MacFarlane 伯内特

Burt,Cyril Lodowic 伯特

Bury,C.R. 布里

Bush,Vannevar 布什

Butenandt,Adolf 布特南特

Byrd,Richard Evelyn 伯德

C

Cabrera,Blas 卡伯雷拉

Cagniard de la Tour,Charles 卡格尼亚尔·德拉图尔

Cailletet,Louis Paul 凯泰

Callinicus 卡利尼库斯

Calvin,Melvin 卡尔文

Canaan 迦南

Candolle,Augustin Pyramus de 康多尔

Cannizzaro,Stanislao 坎尼扎罗

Cannon,Annie J. A.J.坎农

Cannon,Walter Bradford W.B.坎农

Canton,John 康顿

Capek,Karel 恰彼克

Capp,Al 卡普

Capra,J. Donald 卡普拉

Cardano,Geronirno 卡尔达诺

Carlson,Chester 卡尔森

Carnot,Nicolas Léonard Sadi 卡诺

Carothers,Wallace Hume 卡罗瑟斯

Carpenter,Roland L. 卡彭特

Carrel,Alexis 卡雷尔

Carrier,Willis Haviland 卡里尔

Carrington,Richard Christopher 卡林顿

Carson,Rachel Louise 卡森

Cartier,Jacques 卡蒂埃

Caspersson,Torbjörn 卡斯拍松

Cassini,Jacques J.卡西尼

Cassini,Jean Dominique J.D.卡西尼

Cassiodorus,Flavius 卡西奥多鲁斯

Castle,WilliamBosworth 卡斯尔

Cavendish,Henry 卡文迪什

Caventou,Joseph Bienaimé 卡芳拉

Cayley,George 凯莱

Celsius,Anders 摄尔西乌斯

Chadwick,James 查德威克

Chaffee,Roger 查菲

Chain,Ernst Boris 钱恩

Chamberlain,Owen 张伯伦

Chamberlain,Thomas Chrowder 钱柏林

Champollion,Jean François 商博良

Chance,Britton 钱斯

Chandrasekhar,Subrahmanyan 张德拉塞卡

Chapman,Sydney 查普曼

Chardonnet,Hilaire B.de 夏尔多内

Chargaff,Erwin 查加夫

Charles II(King) 查理二世

Charles,Jacques Alexandre César 查理

Charpentier,Johannvon 夏彭蒂耶

Cherenkov,Paul Alekseyevich 切伦科夫

Chevreul,Michel Eugène 谢夫勒尔

Chiu,Hong-Yee 邱洪宜(音译)

Christison,Robert 克里斯蒂森

Christofilos,Nicholas 克里斯托菲洛斯

Christy,James W. 克里斯蒂

Churchill,Winston 丘吉尔

Clairault,Alexis Claude 克来罗

Clark,Alvan A.克拉克

Clark,Wilfrid Le Gros W.L.G.克拉克

Clarke,Arthur C. A.C.克拉克

Claude,Georges 克洛德

Clausius,Rudolf Julius Emmanuel 克劳修斯

Clementi,Enrico 克莱门蒂

Clerk,Dugald D.克拉克

Clynes,Manfred 克莱因斯

Coblentz,William Weber 柯布伦茨

Cockcroft,John Douglas 科克罗夫特

Code,Arthur Dodd 科德

Cohen,B. B.科恩

Cohn,Edwin Joseph E.J.科恩

Cohn,Ferdinand Julius F.J.科恩

Cleridge,Samuel Taylor 柯尔律治

Collins,Samuel Cornette 柯林斯

Colt,Samuel 科尔特

Columbus,Christopher 哥伦布

Compton,Arthur Holly 康普顿

Conant,James Bryant 科南特

Congreve,William 康格里夫

Cook,Captain James J.库克

Cook,Newell C. N.C.库克

Coolidge,William David 库利吉

Cooper,Peter 库柏

Copernicus,Nicolaus 哥白尼

Copp,D.Harold 柯普

Corbet,Ruth Elizabeth 科比特

Corey,Robert Brainard R.B.科里

Cori,Carl Ferdinand C.F.科里

Cori,Gerty Theresa G.T.科里

Coriolis,Gaspard Gustave de 科里奥利

Correns,Karl Erich 科伦斯

Corson,Dale Raymond 科森

Coryell,Charles DuBois 科里尔

Coster,Dirk 科斯特

Cotton,Gardner Quincy 科顿

Coulomb,Charles Augustin de 库仑

Couper,Archibald Scott 库拍

Custeau,Jacques-Ives 库斯托

Cowan,Clyde Lorrain 考恩

Crafts,James Mason 克拉夫茨

Craig,Lyman Creighton 克雷格

Cranston,John Arnold 克兰斯顿

Crewe,A'bert Victor 克鲁

Crick,Francis Harry Compton 克里克

Cromwell,Townsend 克伦威尔

Cronin,James Watson 克罗宁

Crookes,William 克鲁克斯

Cross,Charles Frederick 克罗斯

Cullen,William 卡伦

Curie,Jacques 雅克·居里

Curie,MarieSklodowska 居里夫人(斯可罗多夫斯卡)

Curie,Pierre 皮埃尔·居里

Curtis,Heber Doust 柯蒂斯

Cuvier,Georges Léopold 居维叶

Cyrano de Bergerac 西拉诺·德·贝热拉

D

Daguerre,Louis Jacques Mande 达盖尔

Daimler,Gottlieb 戴姆勒

Dale,Henry 戴尔

Dalton,John 道尔顿

Dam,Carl Peter Henrik 达姆

Dandolo,Enrico 丹多洛

Dante Alighieri 但丁

Danysz,Marian 丹尼兹

Darby,Abraham 达比

D'Arrest,Heinrich Ludwig 迪阿雷斯特

Darrow,Clarence 达罗

Dart,Raymond 达特

Darwin,Charles Robert C.R.达尔文

Darwin,George Howard G.H.达尔文

Daubrée,Gabriel Auguste 多布雷

Davaine,Casimir Joseph 达芬

Da Vinci,Leonardo 列奥纳多·达·芬奇

Davis,Marguerite M.戴维斯

Davis,Raymond R. R.R.戴维斯

Davisson,Clinton Joseph 戴维孙

Davy,Humphry 戴维

Dawson,Charles 道森

Debierne,André Louis 戴柏伦

DeBroglie,Louis Victor 德布罗意

Debye,PeterJoseph Wilhelm 德拜

DeForest,Lee 德福雷斯特

Deigado,José Manuel Rodriguez 德尔加多

Delporte,Eugène 德尔波特

Dement,William 德门特

Dernocritus 德谟克利特

Dempster,Arthur Jeffrey 登普斯特

Desaguliers,John Théophile 德萨居利埃

Descartes,Rene 笛卡儿

Destriau,Georges 德斯特劳

Deutsch,Martin 多伊奇

Devol,Jr.,GeorgeC. 小德沃尔

De Vries,Hugo 德弗里斯

Dewar,James 迪尤尔

D'Hérelle,Félix Hubert 德爱莱尔

Dicke,Robert Henry 迪克

Diebold,John 迪博尔德

Diels,Otto 狄尔斯

Diener,T.O. 迪纳尔

Diesel,Rudiolf 狄塞耳

Dietz,Robert S. 迪茨

Dirac,Paul Adrien Maurice 狄喇克

Disraeli,Benjamin 迪斯累里

Döhareiner,Johann Wolfgang 德贝赖纳

Dobzhansky,Theodosius 多布赞斯基

Doering,William von Eggers 多林

Doisy,Edward 多伊西

Dole,Stephen H. 多尔

Dollfus,Audouin 多尔夫

Dollond,John 多朗德

Domagk,Gerhard 多马克

Donath,William Frederick 多纳思

Donn,William L. 唐

Doppler,Christian Johann 多普勒

Dorfman,D.D. 多尔夫曼

Dorn,Friedrich Emst 多恩

Doty,Paul Mead 多蒂

Douglass,Andrew Ellicott 道格拉斯

Down,John Langdon Haydon 唐恩

Drake,Edwin Laurentine E.L.德雷克

Drake,Frank Donald F.D.德雷克

Drebbel,Cornelis 德雷贝尔

Drummond,Jack Cecil 德拉蒙德

Dubois,Marie E.F.T. 迪布瓦

DuBois-Reymond,Emil 杜布瓦-雷蒙

Dubos,René Jules 迪博

Du Fay,Charles F. de C. 迪费

Duggar,Benjamin Minge 达格尔

Dumas,Jean Baptiste André 杜马

Dunning,John Ray 邓宁

Du Pouy,Gaston 迪普伊

Dutrochet,René Joachim Henri 迪特罗谢

Dutton,Clarence Edward 达顿

Dyce,Rolf Buchanan 戴斯

E

Eastman,George 伊斯曼

Eccles,John Carew 埃克尔斯

Eckert,John Presper 埃克特

Eddington,Arthur Stanley 爱丁顿

Eddy,John A. 埃迪

Edelman,Gerald Maurice 埃德尔曼

Edison,Thomas Alva 爱迪生

Edman,Pehr 埃德曼

Edward VII(King) 爱德华七世

Ehrlich,Paul P.埃尔利希

Ehrlich,Paul R. P.R.埃尔利希

Eijkman,Christiaan 艾克曼

Einstein,Albert 爱因斯坦

Einthoven,Willem 埃因托芬

Elrord,William Joseph 埃耳福德

Elizabeth I(Queen) 伊丽莎白一世

Ellerman,Wilhelm 埃勒曼

Elliot,James L. 埃利奥特

Elsasser,Walter Maurice 埃尔萨塞

Elvehjem,Conrad Arnold 埃尔维耶姆

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