一个以87光速运动的物体,也就是β≈087,其运动方向上的长度会收缩一半,时钟也会慢一半;



而以97光速运动的物体,长度会收缩到四分之一,时间也会慢到四分之一。



这分别对应γ=2和γ=4的情况,用这个数值思考会更简单。



在这张表格里,我按β值选出了对应的γ。随着γ增大,时间变慢得越来越厉害,达到该速度所需的能量也急剧上升。



你可以看到,你永远无法真正达到β=1,也就是光速,除非γ是无穷大——这意味着任何有静质量的物体,要达到光速都需要无穷大的能量。



而要把任何有静质量的物体加速到超光速,当然需要比无穷大更多的能量——这基本是个无意义的概念。



当然,如果某个物体一开始就以超光速运动,比如我们说的快子,它们就不需要无穷大的能量来达到这个速度。



就像光子不需要无穷大的能量就能以光速运动一样,因为它们没有静质量。



这就是虚质量发挥作用的地方。如果你代入一个大于1的β值,比如141,那么β??=2,1??2=??1。



现在我们又遇到问题了,因为负数的平方根没有实数解。



这就是勒内·笛卡尔提出“虚数”的原因——我思故我在。我们把i定义为虚数单位,i乘以自身等于??1。



希望你已经对此有所了解,因为我不想花时间再详细讲解。



不过现在一切都通顺了。你可能不知道1/i等于??i,所以当我们得到1/i时,可以直接替换成??i,



这样就得到了负虚数γ和负虚数质量。我们通常不在意那个负号,也很少提及,以免和负质量混淆——



我们讲到阿尔库维耶雷曲速引擎和稳定虫洞时,会大量讨论负质量。所以我们一般只说虚质量。



虚数总让人觉得别扭,尤其是在物理学里——和数学不同,物理本该只研究现实。



但虚数在物理学中出现得非常频繁,甚至三角学里也有,只是我们通常把它藏起来了。



而且虚质量并不只存在于快子这种如今不太受关注的假想粒子中。



快子场、希格斯玻色子也会用到虚质量。我们在宇宙学里还会用到虚时间。



从概念上讲,解释快子如何让时间倒流最简单的方法是:



想想看,速度越接近光速,时间越慢;达到光速时,时间静止;而超过光速后,时间就开始倒流。



快子是第四类粒子:任何超光速运动的物质。



在这个语境下,我们不把它假定为像电子那样的单一粒子。



我们还有:



-光速粒子:任何无静质量的粒子,比如光子或胶子,以光速运动,内部时间为零;



-慢子:慢子/迟子。



“快子”一词来自希腊语,意为“快速”;“迟子”来自拉丁语,意为“缓慢”;而“慢子”来自希腊语,意为“缓慢”。



所以“慢子”可能更规范,但两种叫法都不影响理解。慢子/迟子就是任何有静质量的普通物质。



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