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如果某个具有质量的物体，能够排斥另一个具有质量的物体——其强度和排斥方式正好与一般情况下它们互相吸引时一样，那么，我们就得到了“反引力”，或叫“负引力”。
人们还从未发现这种引力排斥作用。不过，这很可能是由于我们所能研究的一切物体都是由普通的物质微粒构成的缘故。
世界上存在着一类“反粒子”，它们在各方面都与普通的粒子相同，只是它们所产生的电磁场恰好同普通粒子相反。例如，如果某一种粒子具有负电荷：相应的反粒子就会有正电荷。也许，反粒子也会具有相反的引力场。两个反粒子会象两个普通粒子一样地以引力互相吸引，但是，一个反粒子却会排斥一个普通粒子。
麻烦的是，引力场是太微弱了，只有在相当大的质量下，才能发现引力场，而单个粒子或反粒子的引力场，则是无法发现的。我们能够得到普通粒子构成的大质量，但是，迄今仍未能把足够多的反粒子搜罗到一起。而且，时至今日，也没有哪个人能够提出一种能够发现反引力效应的切实可行的办法来。
第45节
关于这个问题，有另外一个比较长，然而也比较明白的提法。这就是：假若太阳突然不复存在，并且消失得无影无踪的话，地球要在多久以后才不再受到太阳引力场的吸引呢？
还可以提出一个类似的问题：当太阳消失以后，地球什么时候才不复得到它的光？
对于第二个问题，答案是大家熟知的。我们都知道，太阳离开地球有一亿五千万公里。我们还知道，光在真空中以每秒３００，０００公里的速度传播。太阳消失前的最后一束光线在离开太阳后，要用８．３分钟的时间才到达地球。换句话说，我们将在太阳消失８．３分钟后才会知道这件事。
这第二个问题之所以容易回答，是因为我们有好多种测量光速的方法。由于人们能够察觉自遥远星体射来的微弱光线的变化，也由于人们自己能发射出强大的光束，这些测量方法就成了切实可行的事情。。xjqi。
在与引力场打交道时，我们就没有这些有利条件了。研究微弱的引力场的微小变化是十分困难的，而且，我们也无法在地球上产生强大的引力作用，让它们传播很远的距离。
因此，我们只好局限于理论上进行探讨了。目前，已知宇宙间有四种相互作用：（１）强相互作用；（２）弱相互作用；（３）电磁相互作用；（４）引力相互作用。前两种是短程作用，随距离的增大而迅速减小，到了超过原子核直径的地方，它们已经微弱得可以忽略不计了。电磁作用和万有引力作用是远程的，它们反比于距离的平方而减弱。这就是说，即使是在天文距离上，也能感觉到这两种作用。
物理学家相信，两个物体间的任何一种相互作用都是通过交换亚原子粒子来实现的。所交换的粒子质量越大，相应的作用范围就越小。例如，强相互作用是由于交换质量比电子大２７０倍的π介子而产生的，弱相互作用是由于交换质量更大的Ｗ粒子而产生的（顺便说一下，这个粒子还未被发现）。
如果所交换的粒子根本就没有质量，那么，相应的作用范围就是无限大的，这正是电磁相互作用的情况。这时所交换的粒子是没有质量的光子。这样一束没有质量的光子就是一束光线，或一束辐射。引力相互作用也像电磁作用一样是远程的，因此，它也应该交换一种没有质量的粒子——人们称之为“引力子”。
而且，物理学家有十分充足的理由假设，在真空中，没有质量的粒子只能以光速运动。这就是说，速度约为每秒３００，０００公里，既不能大，也不会小。
如果是这样的话，引力子就是以光子的速度前进的。这就意味着，如果太阳消失的话，它所放出的最后的引力子将与最后的光子同时抵达地球。在我们最后看见太阳的一瞬间，也同时失掉了它的吸引力。
换句话说，引力是以光速传播的。
第46节
在十九世纪中期，人们就已经知道了四种能越过真空发生作用的现象。它们是：（１）引力；（２）光；（３）电吸引和电排斥；（４）磁吸引和磁排斥。
乍一看来，这四种现象彼此之间似乎根本无关，似乎没有什么必然联系。然而，在１８６４年到１８７３年这段期间内，苏格兰理论物理学家麦克斯韦从数学角度分析了电与磁的现象。他发现自己得出了一些带有根本性的关系式——麦克斯韦方程组，它们既可以用来描述电现象，又可以用来描述磁现象，这证明两者是互相关联的。只要发生某种电现象，就必不可免地要发生某种确定的磁现象，反过来也是这样。换句话说，我们可以提出一种叫做“电磁场”的提法。这种电磁场存在于真空中，并在接触到空间中的一个物体时，就按照它自己在接触点上的场强来影响这个物体。∨米∨花∨书∨库∨ ；__
不仅如此，麦克斯韦还证明，如果设法使电磁场以规则的方式发生振动，它就会从这个振动中心向各个方向送出一种辐射，辐射的速度等于光的速度。光本身就是这样的一种“电磁辐射”。麦克斯韦还预言存在着其他形式的光，不过它们的波长分别要比普通光长得多或短得多。二十多年以后，这两种光都被人们发现了。现在我们总是说整个“电磁波谱”。
因此，本节开始时所提到的四种现象中，有三种（电、磁、光）已经结合成为一种场了。但还有引力场没有被考虑到。这样，我们就还有：（１）电磁场；（２）引力场。它们看起来似乎是两种无关的场。
然而，物理学家认为，如果只存在一种场（这就是“统一场”），事情就会简单得多，因此，他们一直在寻找一种既能描述电磁效应，又能描述引力效应的理论，以便能够用一种场的存在去描述另一种场存在的本性。
不过，现在看来，即使发现了这种能把电磁效应和引力效应结合起来考虑的方程组、我们也还是没有找到真正的统一场：自１９３５年以来，又发现了两种新的场。这两种场都只对亚原子粒子才有影响，而且只在不大于原子核直径的距离内才起作用，它们就是“强相互作用”和“弱相互作用”。
真正的统一场论必须能把已知的这四种场都解释清楚才行。
第47节
牛顿在１７世纪８０年代首次总结出了物体的运动定律。根据这些定律，不同的运动可以按照简单的算术法则相加起来。假设有一列火车以每小时２０公里的速度从你身边驶过，而车上又有个孩子以每小时２０公里的速度向列车行进方向抛掷一只小球。在和列车一起前进的这个孩子看来，小球的速度是每小时２０公里。而在你看来，火车的运动要和小球的运动加在一起，结果，小球就以每小时４０公里的速度运动了。
所以，你能够看出，不能单单就小球来确定它的速度。速度是相对于某个特定观察者而言的。任何一种试图解释速度（及有关的其它现象）在不同观察者看来的变化情况的运动理论，都是一种“相对论”。
爱因斯坦的与众不同的相对论源于这样一件事实：在火车上扔小球的这种做法，似乎对于光就不再适用了。光是能够顺着或逆着地球的运动方向运动的。在前一种情况下，它似乎会传播得比后一种情况下快。这正象飞机在顺风飞行时相对于地面的速度要比逆风飞行时高一些一样。然而，对光速所进行的最精密的测量表明，无论发光的光源如何运动，光速永远是不变的。
因此，爱因斯坦宣称：假设光在真空里的速度已经测得，那么，它将永远保持这个速度不变（每秒３０万公里），在任何情况下都是如此。对于这一设想，宇宙间的各种定律相应地又该怎样安排呢？
爱因斯坦发现，为了保证光速是一个恒量，人们必须接受许许多多出乎意料的事情。
他发现，随着物体运动速度的增加，物体在运动方向上会变得越来越短，直到在达到光速时，长度变到零为止；与此同时，物体的质量会变得越来越大，在达到光速时，质量会变为无穷大。他还发现，当物体的运动速度越来越小时，在运动物体上时间流逝的速度也会不断减小，而在达到光速时，时间就会完全停止。他又发现，质量等价于一定的能量，能量也等价于一定的质量，等等。
他把上述对匀速运动物体的所有规律归纳起来，并于１９０５年以“狭义相对论”的名称予以发表。１９１５年，他又在讨论变速运动物体的规律方面得出了更为深奥的结果，同时还对引力作用进行了一番新的表述。这些成果被称为“广义相对论”。
只有当物体有很大的运动速度时，爱因斯坦所预言的某些变化才能被人们所察觉。亚原子粒子就有这样的速度。人们对亚原子粒子进行观测，发现爱因斯坦的预言是正确的，而且还是十分正确的。老实说，如果爱因斯坦的相对论是错误的，我们那些轰击原子的装置就无法运转，原子弹也不会爆炸，某些天文观测也无法进行了。
不过，在通常的速度下，爱因斯坦所预言的各种效应都是极小的，因此可以被忽略掉。这时，牛顿定律的简单的算术加法就起作用了。由于在我们所处的环境中，牛顿定律总是适用的，因此，它们被我们看作是一种“常识”。而爱因斯坦的定律却被看成“不可思议的”。
第48节
施加给一个物体的能量可以通过多种途径对这个物体产生作用。如果，铁锤敲在悬空的钉子上，钉子就会得到动能，也就是得到运动的能量，而向外飞去。如果铁锤敲在嵌入硬木里的钉子上，那么，钉子就不会运动，这时，它仍然会得到能量，但这个能量表现为热的形式。
阿尔伯特·爱因斯坦在他的相对论中指出，质量可以看作是能量的一种形式（原子弹的发明已经确凿地证明他这种说法是正确的）。这样一来，如果对一个物体施加能量，那么，这个能量不但可以通过其他形式表现出来，也可以表现为质量的形式。
在一般条件下，物体所获得的表现为质量的能量实在微乎其微。因此，过去从来没有人能够把这样小的质量测量出来。直到二十世纪，当人们观察到亚原子粒子以每秒数万公里的速度运动时，才找到了质量的增加大到能够探测出的事例。一个以每秒约２５６，０００公里速度相对于我们而运动的物体，当我们对它进行测量时，它的质量将是它相对于我们静止不动时的质量的两倍。■米■花■书■库■ ；http：//www。7mihua。com
如果对任何一个正在自由运动的物体施加能量，那么能量可以通过下列两种途径之一进入物体内部：（１）所施加的能量表现为速度，结果，物体的运动速度就增大了；（２）所施加的能量表现为质量，结果，物体就变得“重一些”。当我们对这个物体进行测量时，它所得到的这两种能量形式之间的区别，决定于我们所测量到的这个物体的起始运动速度。
要是这个物体以一般速度运动，那么，所施加的能量实际上会全部以速度的形式进入物体内部，这时，它会运动得越来越快，而它的质量几乎丝毫不变。
随着运动物体速度的增大（也就是随着我们所想象的附加能量不断地施加到物体中去）；以速度的形式进入物体内部的能量将越来越少，而以质量的形式进入物体内部的能量则不断增加。我们会发现，尽管这个物体仍然在不断加快它的运动，但是，它的速度提高率却一直在降低，此外，我们还会发现，这个物体变重的速率正在渐渐增大。
当物体的速度继续不断增大，并且非常接近于光在真空中的速度即每秒约３００，０００公里时，所施加的能量几乎全部以质量的形式进入物体内部。换句话说，物体的运动速度现在增长得非常慢，但是，它的质量却极快地向上增长。到它达到光速的时候，所施加的能量就全部表现为增加的质量。
物体运动速度之所以不能超过光速，是因为当我们要它超过光速时，就得不断对它施加能量，而在它达到光速时，不管给它的能量有多大，都会统统转变成增加的质量，因此，物体的速度就丝毫也不会增大了。
其实，这种“恰好达到光速的理论”也是不成立的。多年以来，科学家一直非常细致地对被加速的亚原子粒子进行观察。宇宙线粒子所含的能量高到无法想象，但是，尽管它们的质量确实升高了，它们的速度却从来没有达到光在真空中的速度。已经查明，亚原子粒子的质量和速度正好同相对论所预言的一样，因此，光速是最大速度这一点，已经是一个观察到的事实，而不仅仅是一种推测。
第49节
前面的解释并没有完全说明问题。正好相反，它会使人产生一些疑问，并且来进一步提出一些问题。有些人问道：“为什么能量会变成质量，而不是变成速度？”也有人问道：“为什么光的传播速度是每秒约３００，０００公里，而不是其他别的速度呢？”
就目前来说，这类问题只能够这样回答：“因为宇宙就是这么安排的嘛！”
还有些人问道：“质量是怎样增大的？”这个问题比较容易回答。质量的增大并不靠原子数目增多。原子的数目是保持不变的。但是，每一个原子——实际上是原子中的每一个粒子——的质量都增大了。
有人提出过这样的问题：我们究竟能不能通过使物质的运动快到它的质量增大一倍的办法，来增加我们的各种资源呢？要是能够这样做，我们的资源就会翻一番了。
事实上这是办不到的。质量并不是“真正”增大了。这只是测量的问题。速度只有在相对于某种别的物体，比方说相对于测量它的那个人来进行测量时，它才是有意义的。只有那种能够计量的东西，才可以对它进行测量。跑得比光还要快的物质，你是不可能对它进行测量的。
但是，假定你曾经测得某种物质的质量比它的正常质量大一倍，而现在你抓住了它，想利用它达到某种目的。这时如果你同它一起运动，那么，它相对于你的速度就等于零，因此，它的质量就会突然变成正常质量了。
如果你的一个朋友以接近光速的速度从你身边掠过，你会测出他有非常大的质量，他也会测出你有非常大的质量。而你们各自都认为自己的质量是正常的。
你可能会问：“那么，到底谁的质量真正增大了？”答案是：“这要看是谁在进行测量。”这里根本不存在“真正”这种东西。每一件东西都只是由某个人相对于某种别的东西测量出来的。正因为这样，才产生了“相对论”这个理论。
你会认为，你是脑袋朝上站着的，而澳大利亚人却脑袋朝下。但是，澳大利亚人则认为他们脑袋朝上，脑袋朝下的是你。谁的看法是“真正”正确的呢？谁也不“真正”正确。这里不存在“真正”这种东西。这要看你是站在地球的什么地方，一切都是相对的。
有人曾经问道：“既然质量随着速度而增大，那么，如果一个物体处在绝对静止的状态，它的质量不会减小到零吗？”可是，“绝对静止”这种玩艺儿是根本不存在的。这里只有“相对的静止”。某个东西相对于另一个东西可以处在静止的状态中。当一个物体相对于进行测量的人静止不动时，它具有一定的最小质量，即所谓“静质量”。质量不能小于这个值。
很高的相对速度不仅仅使所测得的物体质量增大，它还会使物体在它运动方向上的长度减小，并使在这个物体上测得的时间流逝得慢一些。
如果你还要再问个“为什么”，那么，我的答案是：“要是事情不是这样的话，光速就不会是物质的最大速度了。”
第50节
我们常常说，粒子不能够运动得“比光快”，“光速”是速度的上限。
实际上，如果我们单单这样说，那是说得不够完全的，因为光在通过不同媒质时，它的传播速度并不相同，光在真空中的行进速度最快。在这种场合下，它以每秒３００，０００公里的速度运动。这个速度就是终极速度。
因此，如果想把话说得确切一些。我们就应该这样说：粒子的运动速度不能够“快于真空中的光速”。
光在通过真空以外的任何其他透明媒质时，它的传播速度总是小于真空中的光速，有时甚至要慢很多。光在某一特定的媒质中行进得越慢，当它从真空中以倾斜的角度进入这种媒质时，它受到偏折（折射）的角度就越大。偏折的大小是由一个称为“折射率”的物理量决定的。
把真空中的光速除以某一特定媒质的折射率，就得出光在这种媒质中的速度。在一般的压力和温度下，空气的折射率约为１．０００３，所以光在空气中的速度等于３００，０００除以１．０００３，即每秒约２９９，９１０公里。这比真空中的光速小９０公里／秒。
水的折射率是１．３３，普通玻璃的折射率是１．７，而钻石的折射率是２．４２。这就是说，光在水中的传播速度为每秒约２２４，０００公里，在玻璃中为每秒约１７６，０００公里，在钻石中只有每秒约１２３，２００公里。
粒子的运动速度不能快于每秒约３００，０００公里，但是，即使在水中，它们也确实能够以每秒约２５６，０００公里的速度运动。当它们的速度这样大时，它们在水中的行进速度就超过水中的光速了。事实上，除了在真空中以外，粒子在任何一种媒质中的运动速度都有可能超过那种媒质中的光速。
在非真空媒质中运动得比光快的粒子，会发出一种蓝光作为它的尾迹。这种尾迹的角度大小，取决于这个粒子在媒质中的速度比光在同一媒质中的速度快多少。
最先观察到比光快�