想象一下，當天體表面的原子向外發射光線時，由於所處位置的引力場強度較大，導致這些原子內部的物理過程都受到了影響。於是乎，它們所發出的光的週期逐漸拉長。然而，需要注意的是，光速始終保持恆定不變。在這種情況下，光的頻率自然就會隨之減小。

隨著頻率的降低，原本應該處於其他波段的光線開始向著光譜中的紅色一端移動。正因如此，這種現象被科學家們形象地稱之為“引力紅移”。

在浩瀚的宇宙當中，分佈著眾多極度緻密的天體，例如白矮星、中子星等等。透過先進的觀測技術和儀器裝置，天文學家們能夠精確地測量出這些天體所發出的光的頻率。並且，將其與地球上相同型別原子所產生的光進行詳細對比分析。令人驚喜的是，實際觀測到的紅移量竟然與廣義相對論所作出的預言完全相符！

這一驚人的發現無疑進一步驗證了廣義相對論的正確性，同時也讓人類對於宇宙本質的理解向前邁進了一大步。引力紅移的研究不僅有助於揭示宇宙深處那些未知的奧秘，更為未來探索更多關於時空結構以及物質相互作用等領域奠定了堅實的基礎。

在上個世紀 60 年代初期的時候，物理學界發生了一件令人矚目的大事。當時，一群傑出的物理學家們決心深入探索地球引力場中的奧秘，並將目光聚焦在了伽瑪射線身上。他們巧妙地運用了一種被稱為“無反衝共振吸收效應”也就是我們熟知的穆斯堡爾效應）來展開研究。

經過一系列精心設計的實驗和精確測量後，這些科學家成功地檢測到了光在垂直傳播時所產生的紅移現象。這一發現引起了廣泛關注，因為其結果竟然與廣義相對論所作出的預言完全相符！要知道，在此之前，對於光在引力場中的行為一直存在著各種不同的理論和猜測。

按照傳統的光的波動學說來看，光在引力場中本不應出現任何形式的偏折。然而，如果採用一種半經典式的“量子論加上牛頓引力論”的混合概念來分析這個問題，則會得出一個有趣的結論。首先，透過使用普朗克公式 e = hv 和質能公式 e = c2，可以計算出光子的質量。然後，再依據牛頓萬有引力定律對光子在太陽附近受到的引力作用進行推算，最終得出光的偏折角度大約為 0.87 角秒。

但令人驚訝的是，當運用廣義相對論來進行同樣的計算時，所得出的偏折角竟高達 1.75 角秒，幾乎是前一種方法算出結果的兩倍之多！這樣巨大的差異無疑給物理學界帶來了強烈的衝擊，也進一步凸顯了廣義相對論在描述引力現象方面的卓越能力和準確性。

在 1919 在那個特殊的年份，第一次世界大戰剛剛落下帷幕，世界正處於動盪與變革之中。就在這時，英國科學界有一項重要的研究正在悄然展開——由著名科學家愛丁頓所領導的兩支考察隊踏上了一段充滿挑戰和未知的征程。

他們的目標非常明確：趁著跨大西洋地區出現罕見的日全食這一絕佳時機，進行一次意義非凡的天文觀測。這次觀測旨在驗證愛因斯坦提出的廣義相對論中的一個關鍵預言：光線在強引力場作用下會發生偏轉。

關於狹義相對論，在牛頓的世界裡，時間和空間是絕對的，不變的和靜止的，物理學中稱之為絕對時空觀。因為這種觀點使得牛頓力學運用起來是那麼的得心應手，以至於長久以來統治著人類的大腦，讓牛頓的地位在科學界，特別是天文學界是那麼的不可撼動。

直到200多年後，一位在科學界可以與牛頓比肩而立的科學巨匠的橫空出世，才打破了這種觀念。可能大家都知道，我要說的這位科學怪人是誰。不錯，他就是赫赫有名的阿爾伯特·愛因斯坦!

愛因斯坦的成功來源於他16歲時的一次大開腦洞的幻想。他對自己說，要是我能和光一樣快速前進，與它並肩而行，我將會看見什麼樣的情景?

當時麥克斯韋已經給出了完美的電磁理論，認定光是一種電磁波，於是就產生一個矛盾。愛因斯坦認為，如果按照牛頓理論，我們總可能達到光速，與它一起前進，這時光在我們的眼裡應該就是一列列靜止的波動，愛因斯坦稱之為凍結的波；在別人看來，以光速前進的人也一樣和這列被追上的波一起前進。可是，根據麥克斯韋電磁理論，不管我們以多快的速度運動，光都將以同樣的速度離開我們。

在現實生活中，這是那難以想象的。就是說，在真空中，光是一個奇怪的東西的，無論你是站著不動，還是以很快的速度追趕他，還是以很快的速度離開它，它相對於你的速度都是30萬公里每秒，毫無變化。這就是愛因斯坦所說的光速不變原理。

愛因斯坦認為，要解決光速悖論，唯有承認光速不變原理，而且這是一種特殊的不變!而光速不變原理就是相對論的基礎。

為什麼以前人們沒有發現光這一特殊的性質(實際上是一種假設)?原因就是牛頓絕對時空觀束縛了人們的想象力，而愛因斯坦是掙脫這種束縛，最終破繭成蝶的第一人。

在愛因斯坦的眼裡，時間和空間是特麼的不一樣。可以說，每一個物體就代表著一整套不同的時空，因為時空是受運動速度的影響的，這就是狹義相對論的精髓所在，只是在低速運動狀態下，各運動物體之間的這種時空區別不是那麼明顯，甚至在現代觀測儀器中顯示不出這種微妙的區別。

科幻電影中的翹曲速度，超空間或其他技術，能讓飛船超光速飛行，然後進行星際旅行。但不幸的是物理學表明科幻電影不能成為科學事實。因為我們可能永遠也無法超過光速，關於為什麼不能超過光速，這可能對於有些人來說是個新鮮事。

愛因斯坦的狹義相對論與質能方程：為什麼光速無法超越？

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