狭义相对论诞生以后,人们就一直设法做实验来验证它。1958年,有人改进了迈克耳孙-莫 雷实验,得到了“以太风”小于地球轨道速度的1/1000的结论。后来利用穆斯堡尔效应,测 得“以太风”的速度为16±2.8米/秒,远远小于期望值(30公里/秒)。这既是对狭义相对论 的验证,也证明根本不存在19世纪的作为电磁场载体的以太。尤其明显的是,从宇宙线的 探测到高能加速器以及对撞机的应用,几乎高能物理实验的各个方面都要涉及狭义相对论效 应,可是随着加速能量的不断提高,现在已经确认在小到约为一个质子半径百分之一的距离 内,没有观测到狭义相对论的破坏。有人进行了静止光子质量的实验及光速测定的实验,还 有人进行了大量有关运动介质的电动力学实验和直接检验尺缩钟慢的相对论效应实验,甚至 有人用高速喷气飞机上的原子钟验证运动时钟变慢的效应。所有这些实验都表明,无论在微 观尺度还是在宏观尺度,还没有发现狭义相对论有破坏的迹象。但是,这一切并不意味着狭 义相对论就毋庸置疑了,就没有进一步探讨的必要了。情况完全不是这样。尽管狭义相对论 的具体结论得到了实验验证,但是只要它的两个逻辑前提——相对性原理和光速不变原理 ——未有确凿的实验证据,它们就仍然带有假设成分和“先验”性质。爱因斯坦在提出这两条 原理时也是意识到这一点的。例如,他在1922年就光速不变原理写道:“相对论常遭指责 说它未加论证就把光的传播放在中心理论的地位,以光的传播定律作为时间概念的基础。然 而情形大致如下:为丁赋予时间概念以物理意义,需要某种能建立不同地点之间的关系的过 程。为这样的时间定义,究竟选择哪一种过程是无关重要的。可是为了理论只选用那种已有 某些肯定解的过程是有好处的。由于麦克斯韦与洛伦兹的研究之赐,和任何其他考虑的过程 相比,我们对于光在真空中的传播是了解得更清楚的。” 事隔60余年,这种状况并没有得到改变。在爱因斯坦提出光速不变原理时,已有的实验只 是说明在闭合回路中平均光速的不变性,而不是光速不变原理本身。能不能找到更为基本的 对钟手段,或者通过其他途径,来检验光速不变所包含的假定,是有待于科学实验进一步发 展来解答的基本问题。因为光速不变原理是现代物理学的柱石之一,解决这个问题难度较大, 影响深远,结果到底如何,人们将拭目以待。 60年代以来,有人提出了超光速粒子的新课题,他们称这种粒子为“快子’。超光速理论工作 一般从狭义相对论出发,将其推广,求得既适合于慢子(低于光速的粒子)和光子,又适合于 快子的相对论理论。据理论上的推测,快子具有奇异的物理性质。它的质量是虚数,它的速 度将随能量的耗散而无限增加,当它的能量趋于零时,则速度趋于无穷大。快子一旦产生, 就具有大于光速的速度。要使它的速度减小,必须供给它能量。如要减小到光速,则必须供 给它无限大的能量才行,因此其速度不可能减小到光速或低于光速。快子的负能问题是一个 复杂的问题。由于负能量的出现,将意味着任何一个物理系统,因为可能无限地释放快子而 处于不稳定状态,系统将无限地增加自己的能量,从而导致永动机的出现。而且,更为使人 惊异的是,即使无限地产生快子对,也不会破坏能量动量守恒定律,同时也不会改变真空中 的总能量。另外,根据洛伦兹变换,快子从一个坐标系转换到另一个坐标系的过程中,可能狭义相对论诞生以后，人们就一直设法做实验来验证它。1958 年，有人改进了迈克耳孙-莫 雷实验，得到了“以太风”小于地球轨道速度的 1／1000 的结论。后来利用穆斯堡尔效应，测 得“以太风”的速度为 1.6±2.8 米/ 秒，远远小于期望值(30 公里／秒)。这既是对狭义相对论 的验证，也证明根本不存在 19 世纪的作为电磁场载体的以太。尤其明显的是，从宇宙线的 探测到高能加速器以及对撞机的应用，几乎高能物理实验的各个方面都要涉及狭义相对论效 应，可是随着加速能量的不断提高，现在已经确认在小到约为一个质子半径百分之一的距离 内，没有观测到狭义相对论的破坏。有人进行了静止光子质量的实验及光速测定的实验，还 有人进行了大量有关运动介质的电动力学实验和直接检验尺缩钟慢的相对论效应实验，甚至 有人用高速喷气飞机上的原子钟验证运动时钟变慢的效应。所有这些实验都表明，无论在微 观尺度还是在宏观尺度，还没有发现狭义相对论有破坏的迹象。但是，这一切并不意味着狭 义相对论就毋庸置疑了，就没有进一步探讨的必要了。情况完全不是这样。尽管狭义相对论 的具体结论得到了实验验证，但是只要它的两个逻辑前提——相对性原理和光速不变原理 ——未有确凿的实验证据，它们就仍然带有假设成分和“先验”性质。爱因斯坦在提出这两条 原理时也是意识到这一点的。例如，他在 1922 年就光速不变原理写道：“相对论常遭指责， 说它未加论证就把光的传播放在中心理论的地位，以光的传播定律作为时间概念的基础。然 而情形大致如下：为丁赋予时间概念以物理意义，需要某种能建立不同地点之间的关系的过 程。为这样的时间定义，究竟选择哪一种过程是无关重要的。可是为了理论只选用那种已有 某些肯定解的过程是有好处的。由于麦克斯韦与洛伦兹的研究之赐，和任何其他考虑的过程 相比，我们对于光在真空中的传播是了解得更清楚的。” 事隔 60 余年，这种状况并没有得到改变。在爱因斯坦提出光速不变原理时，已有的实验只 是说明在闭合回路中平均光速的不变性，而不是光速不变原理本身。能不能找到更为基本的 对钟手段，或者通过其他途径，来检验光速不变所包含的假定，是有待于科学实验进一步发 展来解答的基本问题。因为光速不变原理是现代物理学的柱石之一，解决这个问题难度较大， 影响深远，结果到底如何，人们将拭目以待。 60 年代以来，有人提出了超光速粒子的新课题，他们称这种粒子为“快子’。超光速理论工作 一般从狭义相对论出发，将其推广，求得既适合于慢子(低于光速的粒子)和光子，又适合于 快子的相对论理论。据理论上的推测，快子具有奇异的物理性质。它的质量是虚数，它的速 度将随能量的耗散而无限增加，当它的能量趋于零时，则速度趋于无穷大。快子一旦产生， 就具有大于光速的速度。要使它的速度减小，必须供给它能量。如要减小到光速，则必须供 给它无限大的能量才行，因此其速度不可能减小到光速或低于光速。快子的负能问题是一个 复杂的问题。由于负能量的出现，将意味着任何一个物理系统，因为可能无限地释放快子而 处于不稳定状态，系统将无限地增加自己的能量，从而导致永动机的出现。而且，更为使人 惊异的是，即使无限地产生快子对，也不会破坏能量动量守恒定律，同时也不会改变真空中 的总能量。另外，根据洛伦兹变换，快子从一个坐标系转换到另一个坐标系的过程中，可能