一、光速的计算、测定及相对论对速度的限定
“300,000千米／秒”这个光速的数值是怎样得到的?
光速的测量已进行了几百年.第一个认为光是以有限速度传播的是意大利的科学家伽利略（1564～1642年）,他在1638年所做的实验因条件所限而没有得到结果.1675年,丹麦天文学家奥劳斯·雷默（1644～1710年）借助于观测木星的卫星被木星掩蚀现象,对光速作了粗糙的估算,第一欢得到了光速的数值为214000千米／秒.这个估算结果误差很大,究其主要原因是当时对地球的直径了解得不够准确.在这以后,实验设备不断改进,实验技术不断提高,光速测定实验的精度也就不断提高.到1972年,埃文森利用激光技术,得到了前人无可比拟的光速数值为c＝299792.458±0.00012千米／秒.1983年10月,第17届国际计量大会把c=299792.458千米／秒作为光速的确定值,这同理论上计算出的c＝299792.50千米／秒相吻合.在理论上第一个做出精确计算的人则是电磁场理论的奠基人麦克斯韦,他在自己创建的电磁场理论中,不仅证明了光是一种电磁波,而且还从真空的介电系数 ε0和导磁率μ0计算出真空中的光速为299792.458±0.0012米/秒.计算所用的公式为
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可是,当物体的速度接近光速时,物体的特性却会发生意外的变化.其中之一是物体质量会随之增加,与光速愈接近,质量增加得愈大.相对论用下面的著名方程来表达这一理念：
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这里m 是物体以速度v运动时所具有的质量,m0是物体的静止质量,即物体不运动时的质量,c为光速.
从这个关系式可以清楚地看到：随着v接近光速,分母减小,开始减小得很慢,后来越来越快；最后v等于光速c时,物体的质量就变为无限大.
一个物体的质量是无限大,这是不可思义的.要使一个趋向无限大的质量加速,无疑需要一个趋向无限大的力.可是,自然界里,没有一个物体的质量是无限大的,也没有一个力是无限大的.宇宙广阔无垠,但其中每一个成员如太阳、地球却都是有限的,每个成员受到的力也是有限的.这样,唯一正确的论断只能是一切物体运动的速度不能超过或者等于光速.
为什么在日常生活中我们观察不到相对论所预期的质量增加呢?因为通常物体运动的速度太小,质量增加的效应不明显.以每秒11公里的逃逸速度（脱离地球影响成为太阳行星的第二宇宙速度）运动着的火箭为例,如果它在地面上的质量（静止质量）是100千克,则11公里／秒的速度只能使它增加 0.35毫克.粒子加速器里的情况就不同了,如果带电粒子的速度升高到250,000公里／秒,则它的质量将增大到静止质量的两倍以上,不仅要它加速会越来越困难,还会出现由于质量增加产生的种种问题
