照向远方的灯光

羑河纪实之四十八

照向远方的灯光

文生

上世纪七十年代后期，我在石林黑塔村村北的中学上初高中时，有了晚自习课。上晚自习课时，学校门前的汤鹤铁路上的票车过来时，就提醒我们下课时间到了。

夜里火车车头上的灯光穿过乡间射向远方。这灯光，给了我们好多想法，远方有什么？有高楼大厦，有汽车，有马路，有许多我们不知道的事，我们可以坐着火车去寻找这些奇妙的事。但真正能走出去并且能走远，还要靠自己的努力，作为没什么背景的农家子弟，只能下死功夫学习，凭考出去改变自己的命运。

但是我们知道，我们没法子去远方，因为当时在城里就是买一个馒头光有钱不行，还得有粮票；我们也知道就是再努力，能考出去的是少数，大多数还是当世界上最大的修理工：当农民。因此有些同学常望着火车灯光发呆。

火车头上照向远方的光让我们想许多事，想现实，想课程，有时候想的很玄妙。比如说，封神榜上各路英雄操着神器如何在羑河两岸显神通？我也发呆过，记着一度是因为听同学说火车上的灯光光速的事，一时不好理解，呆想不少，多年也断断续续的想。

当时，物理书上告诉我们速度是可以叠加的，如在火车上往前打枪，子弹速度对于地面上的人来，合成速度是火车速度加上子弹速度，当然对于火车上的人来说，子弹速度还是那个速度。速度是绝对的，因观察角度的不同，就成为相对的了。可是有同学说，对于火车上的灯光来说，不管火车运动速度多快，也不用管观察角度的不同，车上大灯照出的光速是不变的，似乎和速度能叠加是相矛盾的。但我觉着，这和我们要继续学习相关物理知识有关，这是下面告诉我的。

一日，不知为何，两个同学打了起来，书呆子气多的同学吃了亏，说要去找老师讲理。

书呆子气少的同学说，讲理也没有用，牛顿定律说了，作用力和反作用力相等，我动了手不假，可你也对我有相同的反作用力呀，咱俩个扯平了。你去告诉老师，也说不过这个理，有用吗？

书呆子气多的同学一时语塞，牛顿定律的确是这么说的。可看着自己吃了亏又心有不甘，而且按此理论后果很可怕：谁挨打了都是活该。

书呆子气少的同学见状吃吃笑。

书呆子气多的同学明白了什么，说；你说的话不对，作用力和反作用力相等不假，可压强不同呀。

什么叫压强？书呆子气少的同学装起傻来。

你把大力气用在一点上，压强就大，我就痛。我把相同的力气用在你身上，面积大而压强小，你就感觉不到痛。

不对，不对，我的手腕子很痛的。

那咱们就一块去和老师说说。

求你不要去吗，老师知道了，还不给我个处分？处分多了，我就别想毕业了。

你的处分多了，再多一个也没啥，债多了不愁，蚊子多了不咬人。

别呀，我爸知道了还不打死我？下次我你带块烤红薯赔罪好不好？其实这事儿我都懂。

那你为啥物理不好呢？

还不是数学不行，我一见数字头就大。

后来我想，书到用时方恨少，准确的说法是：书到用时恨不会用。

我想运动速度和光速不能叠加，后面肯定还有我们不知道的物理知识，正如我们知道牛顿定律，但不知道压力压强之间的关系，就无法解释打人的一方不痛，而被打的一方感到痛一样。

后来我才明白：在低速下，合成速度是可以简单地叠加的，不用考虑光速，光速对它们的影响不大，可以忽视；但是在高速运动中，速度的叠加就要和光速联系起来，意味着任何物体速度是不可能超过光速的。把物体加速到光速，需要无穷大的能量。光是没有静止质量的，但它有能量。质能虽然可以互相转换，但有时是泾渭分明的。

但如果合力的一方是光速呢？当时课本上没这方面的内容，也找不到相关的课外书。想多了，认为可以反过来想，会不会是运动一方化为能量了呢？也就是说，不同速度的火车发出大灯光的能量是有一点差别的，也就是光的能量由发射能量加上发光物质运动动量叠加组成的。

后来才知道光因发射速度的不同，导致光的波长不一样，也就是说，发光物质的运动会改变光的波长，这就是多普勒效应。

我们常用红移认识星体速度远离我们有多快，用蓝移说星体接近我们的速度有多快，这是对多普勒效应的运用。多普勒效应使我们加深了对宇宙的认识。在确定了宇宙中星球的距离后，经过测量其光波，人们就发现，离我们越远的星球，红移就越厉害，也就是说，离我们越远的星球，离开我们的速度就越快，这样就得到了一个结论：宇宙中的一切，早期必然是紧密结合在一块儿的，是大爆炸理论的一个有力的证据。不是星球的运动离我们越远运动速度就越快，是空间的膨胀带动物质导致的，当然经过一百三十多亿年的时间，短距离间的膨胀已小的让人忽视，同时引力也抵抗着局部空间膨胀对物质的带动速度。比如对太阳系行星运转的计算，基本不用考虑其空间膨胀。宇宙大爆炸准确的说，是空间大爆炸，带动了物质以不同形态随之运动。

但近年来对超新星爆发的观察，得出一个结论，宇宙在加速膨胀，也是从其发出光的多普勒效应得出的结论。进一步的计算的表明，我们所了解的物质，在宇宙的组成中，只占一小部分，绝大部分是我们还不了解的暗物质和暗能量占据，它们的性质，黑洞一样，让我们难以了解，只能从引力和斥力方面确定它们的存在。

能量有以聚合体的形式出现，如我们平时所见的物体就是；能量有以发散体形式出现，我们平常所见的光就是。事实上物质是能量的聚合体和发散体的结合。对于火车来说，庞大的车体是能量的聚合体；但车体有温度，也是能量的发散体，它时时刻刻是在发出幅射的，只不过人看不见，而车前的大灯发出的光人们看着见。

在实际中也应用光的多普勒效应，如公路上的测速。

对于绝大多数人来说，高深物理知识靠文字解释而明白，深奥的数学计算是绝大多数人为之头大的。《时间简史》许多人也是看不懂的，对于大多数人来说，知道时空是相对的、质能是互变的就可以了，计算过程就不用了解了。

说起来，我虽然比大多同学幸运，到城里并有了工作，可也和大多同学一样在修理地球；绿化工。但是，这并不妨碍我们天玄地黄、宇宙洪荒的谈论和发呆；生活的艰辛，劳动的苦累，也就在这里化解了。

只是，心里的灯光能照多远，就看你的知识面有多宽、对生活的感触有多深了。

羑河纪实系列均为原创

2016年9月9日