超光速?

本篇短文是  劉安祐 同學所寫,我並未加任何修飾或修改,
 只是將其內容轉成網頁格式,歡迎 參與內容的討論。



 卡爾路易士是奧運短跑金牌得主
  ,大學時代,他就已嶄露頭角,當時他正準備爭取美國國家代表隊的資格。
 無奈的是,訓練與課業總是互相衝突,
 尤其是那個專攻近代物理的普物老師,總喜歡為難他。
 老師認為 出色的運動員也要有好的腦袋,
   不然只是所謂的「頭腦簡單、四肢發達」而已。

 學期即將結束,燠熱的天氣令人難耐,偏偏老師又在講台上大談相對論,
   什麼愛因司坦、光速、時間變 慢........
 最後還忘我的講起科幻小說的回到未來的情節........

 「電影超時空戰警是很好看,但他講得可真無聊!」路易士心裡低估著。
 眼看這學期物理大概難以過關了,路易士所幸打起盹來,
「下學期再換個比較通人情的老師吧。」他已經打定主意放棄了。

 『各就各位,預-備--,砰!』 路易士奮不顧身的衝出。
 雖然只是個人的比賽模擬訓練,路易士仍然帶勁的衝刺著,
 每秒10米的水準, 身旁颳起一陣疾風。跑到一百公尺的終點時,
 他氣喘吁吁地回頭看著起跑點的訓練員,不回頭還好,
 一回頭 他差點昏倒............他看到他自己慢慢的倒退著往起點線退去!
 就像是看倒帶的錄影帶...........
『天啊!』 路易士低呼一聲,自己明明好端端的站在終點啊,

「怎麼會有另一個“我”在往那邊退去?這,這不可能啊!」
 路易士感到相當驚懼詫異。

 『歡迎來到光速為每秒 1 公尺的奇妙世界。』
 聲音是由身旁一個穿小丑裝的人所發出。
 『光速每秒為1公尺?』路易士覺得很奇怪,
    光速不是很快嗎?還有,這小丑是誰啊?

 『是的,每秒一公尺,你跑步的速度早就超越光速了。』小丑繼續說著。
  路易士搞不懂小丑講的光速跟他看到的「異象」有什麼關係,
 他直接反問小丑:『你是誰啊?那一個長 的像我的人又是誰?』
 『反正這就是光速每秒一米的世界,多用腦袋想想吧,你這個運動健將!』

 小丑哈哈大笑就消失了。 路易士這才注意到,小丑的大花臉上,
 不就帶著跟普物老師一模一樣的黑框眼鏡嗎?
 「這可惡的傢伙 ,連練習的時候都來嘲笑我!」隨手空揮一拳,砰!

 『喔!好痛!』 原來是打在桌子上了,
   路易士發現自己還好端端的坐在教室裡,「做這什麼怪夢!」
 路易士又咒罵自 己。
 不幸的是,這一拳也打斷了普物老師口沫橫飛的演講,
 老師氣憤的說:
  『你,卡爾路易士,給我用物理學的觀點,解釋超越光速就回到過去的現象,
  不然這學期我一定當你!上課打瞌睡就算了,還給我猛敲桌子!』
  路易士心想,今天真是倒楣............... ------------------

 路易士究竟有沒有被當呢?答案是沒有。
 當天回宿舍後,他就向室友喃喃抱怨今天上課遇到的衰事,
 還有害他猛捶桌子的怪夢。
 他物理系的室友立刻拿起筆解釋給他聽:

  假設光速 1m/s ,你跑步的速度 10 m/s ,
  跑到長 100 m , 距起跑點 X m 處,
  你跑步要到達該點的時間為 X÷10 秒,
  而你的「影像」從該點傳到終點線的時間是 (100-X)÷1 秒,
  因為影像傳播的速度就是光速。

 所以,你在距離起跑點 X m 的跑步英姿(在該點跑步的影像),
 需要 (X÷10) + (100-X) 秒,
 也就是距你開跑後 (100-0.9X) 秒才能到達終點線。
 而你自己跑到終點需花費 10 秒, 所以距起跑點 X m 處的「你的影像」,
 會比「你自己」晚到終點 (100-0.9X)-10 秒, 也就是晚到了 90-0.9X 秒。
 當 X=0 , 你在起跑點的影像,在你到達終點後90秒才會看到; X=20,
 72秒 X=40, 54秒 X=60, 36秒 X=80, 18秒 ,
  換句話說,如果你跑到終點後立刻往後看,
 離終點比較近的影像會被你先看到,然後才是比較遠的,
 所以 感覺好像在看倒帶的錄影帶。
 我們可以用 t = 90-0.9X 表示上面的情形,
 ∴ X (t) = 100-1÷0.9×t , 微分後得 V(t) = -1÷0.9 ,
 也就是說影像倒退的速率是 1÷0.9 m/s -------------------

 聽了室友的解釋,路易士大感興趣,
 『原來真的可以回到過去啊!』 他不禁讚嘆。
 『別傻了,如果愛因司坦是對的,那麼根本就沒有超越光速這回事。』
 室友跟他解釋。
 『如果有的話,那大概就是你的白日夢。』他繼續調侃他。
 路易士並不管那麼多,他反覆把超越光速的概念想了又想,
 然後把室友教他的理論計算重新整理一次, 寫出一份報告交給普物老師。
 標題是「超越光速的運動員」。
 『沒想到你還真的聽得懂我講得科幻故事!』
 普物老師讚許有加,並且決定給路易士及格的成績。 ------------------
 接下來的十二年間,卡爾路易士連續在三屆奧運獲得短跑與跳遠的各項金牌,
 「全世界跑得最快的男人!」這是媒體給他的封號。
 記者在訪問他對這個頭銜的看法時,
 路易士笑著說:『我還可以跑得比光快呢!』



以上的所謂物理系室友(想必尚未修過相對論)的解釋仍然以古典物理的觀點,
 並未以 愛因司坦狹義相對論的觀點 給予較適當的詮釋。
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