芝诺曾经说过阿基里斯是追不上乌龟的。他的理由很简单,他说只要让乌龟起跑在阿基里斯的前面,那么阿基里斯就永远追不上乌龟。原因是阿基里斯要追上乌龟,首先要追到乌龟的起点处,不论阿基里斯跑得多么快,只要这个距离不是零,那么总是需要时间的。不论这个时间多么短,也不论乌龟跑得多么慢,只要乌龟奔跑的速度不是零,在这个时间里乌龟必然能够向前移动一段距离,不管这个距离有多短,但总是在阿基里斯的前面。照此类推,阿基里斯就永远追不上乌龟。当然这个悖论已经被聪明的人们所解决了。
现在让我们做这样一个假设:因为阿基里斯是神,而且是善于奔跑和运动的神,所以假设他的奔跑速度可以不受光速的限制的,可以以二倍或者N倍的光速奔跑,那么阿西里斯可以追上一粒从他身边擦肩而过的光子吗?
在回答这个问题前,先来回顾一下爱因斯坦在狭义相对论中提出的两条基本原理中的一条:光速不变原理。爱因斯坦的光速不变原理是建立在事实依据上的,要么我们承认光速是不变的,要么我们否认我们看到的事实。爱因斯坦发现,一旦我们承认了光速是不变的,那么时间就是可以延迟的,空间也是可以收缩的。
爱因斯坦的光速不变原理明确的告诉我们,不论我们在那个参照系中测量同一个光源发出的光,测得的光速都是一样的。也就是说,不管我们相对与光源的运动速度是多快,从这个光源上发出的光相对于光源的速度是c,相对于参照系的速度也是c。
现在我们假设速阿西里斯正准备以相对于光源N倍的光速去追赶一粒从他身旁擦身而过的光子了。阿西里斯一定会发现,不论他跑多块,这个光子都会不紧不慢的,以c的速度远离他而去。仿佛他加快了速度光子也加快了速度一般。但实际上,这粒光子对于阿西里斯的速度是c,对光源的速度还是c,虽然阿西里斯相对于光源的速度是n倍。
所以,尽管阿西里斯是神,尽管他可以以N倍的光速奔跑,但是任何一粒光子都以1倍的光速向他扑来或者远离他而去。