《时间的形状》08 - 环球快车谋杀案
这天晚上躺在床上,爱因斯坦失眠了,他满脑子都是草稿纸上的那两句话:
在任何惯性系中,所有物理规律保持不变(相对性原理)。
光在真空中的传播速度恒为c(光速不变原理)。
这两句话就像一个魔咒,在小爱的脑中挥之不去:如果说我的思考是正确的话,这两个假设成立,那么到底意味着什么呢?如果一个人在一列以速度v行驶的火车上,用手电筒打出一束光,那么从站台上的人看来,这束光的速度难道不应该是c+v吗?但如果真的是c+v的话,明显又和我上面写的两句话相抵触。我们生活在一个速度低得可怜的世界里面,在这个世界里总结出来的规律难道真的也可以适用于高速世界吗?在火车上的人和站台上的人看到的光速都仍然是c,这个结论之所以让我们感到奇怪,是因为我们一厢情愿地把我们在低速世界的感受直接往高速世界延伸,但事实超出了我们的想象。我们应该果断的抛弃我们的旧观念,接受新观念。
小爱不再纠结了,他决定断然地接受光速恒定不变这个新观念,以此为基石,继续往下推演,看看到底会得到些什么结论。不论这些结论是多么的光怪陆离,我们至少应该有这个勇气往下想,再奇怪的结论也可以交给那些实验物理学家们用实验去检验真伪。
小爱想着想着,眼皮开始发沉,意识逐渐模糊起来。小爱睡着了,他做了一个梦,这个梦非常精彩:
- 环球快车谋杀案 -
凌晨五点,爱因斯坦卧室。
一阵急促的电话铃声惊醒了熟睡中的爱因斯坦,爱因斯坦从被窝中伸出一只手,拿起了电话:“喂,什么事?”
电话传出的声音:“警长,环球快车上发生枪击案,一死一伤,嫌犯受伤,请您速来现场!”
“我马上就到。”
爱因斯坦警长从床上蹦起来,穿衣出门。
天蒙蒙亮,环球快车伯尔尼站,一列银白色的外形酷似鱼雷的火车停在站台上,车身上刷着一行标语:环球快车,一小时环球旅行。
现在,车站四周拉起了警戒线。
一个探员上来迎接爱因斯坦,他一边陪同爱因斯坦朝火车走去一边介绍案情。
探员:“警长,我们30分钟前接到一位女士的报案,声称环球快车上发生枪击案。我们赶到现场的时候,发现两名男子分别倒在车厢的两头,其中一人头部中弹,当场死亡,另外一人只是手臂中枪,没有生命危险,目前正在列车上的医务室休息。他拒绝回答我们的问题,说一定要见到我们的上司才肯开口。案发当时除了这三人,该车厢没有其他人。”
爱因斯坦问:“那个报案的女士呢?”
探员:“报案的女士叫艾尔莎,是一位年轻漂亮的小姐,我们赶到时她正在给受伤男子包扎手臂。她声称枪击双方都是自己的朋友,其它的就不肯说了,也是要等您到才肯开口。”
发生枪击案的列车车厢中,三四名探员正在仔细勘察现场。
爱因斯坦看到死亡男子已经被搬离了现场,在他倒地的地方用白色的粉笔勾勒出了一个人形,在车厢的另一头也用白色粉笔勾出了一双白色的脚印,看位置可以想象出案发当时受伤男子坐在地板上,背靠着车厢壁。
爱因斯坦看到在列车中间的走道上,有一盏自制的电灯还在亮着,这盏灯跟普通的电灯没有什么两样,只是上面似乎多加了一个自动延时装置。
探员:“警长,这盏灯我们刚才已经试过了,在打开开关后,它会延迟五分钟再亮,不知道有什么用意。”
爱因斯坦没有回答探员,只是简单的说了声:“走吧,我们去医务室。”
列车医务室,艾尔莎坐在椅子上,表情忧郁。她边上坐着一位英俊的年轻男子,上臂靠肩的位置包扎着纱布,隐隐有血迹透出来,表情非常镇定。
爱因斯坦在他们对面的椅子上坐下来,对着年轻男子说:“我是爱因斯坦警长。”
男子:“我是泡利。”
爱因斯坦:“中枪的男子你认识吗?”
泡利:“认识,他叫狄拉克,我们是情敌。”
爱因斯坦转头看着艾尔莎,报以询问的目光。
艾尔莎忧郁地说:“是的。可惜我晚来了一步。”
爱因斯坦:“泡利,这么说,你和狄拉克先生是为了这位小姐在决斗吗?”
泡利:“是的,警长,我们在决斗,为了神圣的爱情。”
爱因斯坦问艾尔莎:“泡利先生和狄拉克先生同时爱上你,是这样吗?他们之前有提到过决斗这回事吗?”
艾尔莎哭泣了起来:“他们总是在我面前争吵,逼我从他们中选一个,可是我实在不知道该选哪一个。昨天晚上,我看到他们俩留给我的一封信,说要在环球快车上决斗,让我嫁给胜利的一方。信上有他们的亲笔签名,我看到信以后立即往车站赶,终于在开车前一分钟登上了火车,但我不知道他们在哪节车厢,等我找到他们的时候,一切都已经晚了。”
爱因斯坦:“泡利先生,根据决斗法案,如果你能提供证据,证明你们俩之间的决斗是完全公平和自愿的,你将无罪。”
泡利从上衣口袋中拿出了一份文件,递给爱因斯坦,说:“这份文件是我们俩商定的决斗规则,有我们的亲笔签名,请过目。”
爱因斯坦接过文件,阅读起来。
泡利继续说:“我们的决斗规则是这样的——我和狄拉克分别站在车厢的两头,在我们的正中间放一盏灯,这盏灯在按下开关后,会延迟5分钟亮起。我们约定,当我们看到灯亮起的刹那,就可以互相开枪射击。我们站立的位置有脚印,可以证明我们距离灯的位置完全相同。”
爱因斯坦看完文件,想了一下,说:“光速是恒定的,这个规则看起来的确公平,但是必须要有证据证明你确实是在看到灯亮起后才开的枪,否则,你将被以一级谋杀罪指控。”
泡利:“这很容易,我们之所以选择在环球快车上决斗,就是因为环球快车上每节车厢都有全世界最先进的高速影像记录仪,只要调出记录仪的画面记录,就可以证明我是在看到灯亮以后才开的枪。”
一个探员在边上说:“警长,灯的位置我们已经仔细测量过,确实如泡利先生所说,离他们脚印位置的距离完全相等。”
爱因斯坦:“那么我们现在就一起去列车的影像记录仪室,我们当场查证。”
影像记录室。
一位工作人员正在屏幕前调阅影像,他一边操作仪器,一边对众人说:“该仪器是目前全世界最先进的影像记录仪,理论上它可以无限放慢画面,甚至连光的运动都能看得一清二楚。找到了,这个时点记录的画面就应该是案发当时的影像,警长你可以操作这个旋钮来前进或者后退画面。”
车厢中泡利和狄拉克两人正站在车厢的两头,手都放在腰间的枪套上,屏幕右下角显示:Time:4:15:20:345:667
爱因斯坦轻轻的转动旋钮,屏幕右下角的数字跳动着。
只见车厢中间的灯泡上的灯丝慢慢的变红,然后渐渐的由红变黄,然后又由黄转白,接着突然整个灯丝被一个黄白色的光球包裹了起来。
爱因斯坦知道此时灯亮了,他继续转动旋钮。
黄白色的光球迅速扩大,就像一个膨胀的气球。
爱因斯坦小心翼翼地转动着旋钮。
光球迅速膨胀开,一下子就把整个车厢都包裹进去了,整个车厢都被照亮。
所有人都看得很清楚,光球同时到达泡利和狄拉克所在的位置,到达的时候,双方的手都没有动。
图4-2 从快车上看到的决斗现场
屏幕右下角的数字在跳动,但是整个车厢就跟定格了一样,等了很久,双方都没有动。
爱因斯坦:“怎么回事?”
工作人员:“请快进,警长!”
爱因斯坦一拍脑门:“是的,我怎么忘记了,人的反应在光速面前是多么微不足道。”
屏幕右下角的数字快速跳动起来。
终于,人们看到了两人几乎同时拔枪的画面,但泡利的动作稍稍快了一点点,两束火光从两把枪口冒出来,接着,两人都倒地了。
爱因斯坦按下停止键:“看来,事情都清楚了,泡利和狄拉克先生自愿决斗,决斗规则公平合理,双方也都遵守了规则,这样的话,泡利先生应该是无罪的。
但我不是法官,我会把我的意见在法庭上陈述,在此之前,泡利先生必须被限制自由行动。”
爱因斯坦松了一口气,点上一支烟,走出列车,准备收工回家。
突然,他听到背后有人大声喊道:“警长,等一等。”
一个头戴礼帽的中年绅士急匆匆地从远处跑来。
中年绅士还没站定便大声说道:“警长先生,我是狄拉克的哥哥,我叫玻尔,请您别被无耻的杀人犯蒙骗了,我有证据证明这是泡利精心设计的一场谋杀。”
爱因斯坦:“您有什么证据?”
玻尔:“请跟我来警长,我有证据显示给您看。”
爱因斯坦:“我们去哪里?”
玻尔:“我的职业是环球快车的监控员,我得知弟弟出事的消息后,立即赶到了车站。哦上帝,我真难以相信我的眼睛,我可怜的弟弟就这么轻易地被夺去了年轻的生命。泡利说这是一场公平的决斗,我刚开始也误信了,因为我也调阅了车厢里影像记录仪的画面,看到了当时的那一幕。从车厢记录仪的画面上来看,他们确实同时看到了灯光,并且都是在看到灯光之后才开的枪。但是我总有一种直觉,事情没有这么简单。我查找了枪案发生的那个时点,环球快车恰巧通过巴黎站,于是我就去调阅了巴黎站站台上的的影像记录仪画面,那个站台也安装了这种最先进的影像记录仪。于是,我看到了完全不同的一幕。”
环球快车巴黎站的监控室。
玻尔熟练地操作着各种仪器,很快,画面被定格在了环球快车通过巴黎站的影像上,站台上的影像记录仪非常灵敏,从列车的窗户中可以清晰地看到车厢内的影像。
玻尔一边操作一边解说:“警长,请注意,泡利的位置在车尾方向,狄拉克的位置在车头方向。看,灯光亮起来了,警长,请注意,此时环球快车正以每小时3万千米的速度行驶着。你看,当黄白色的光球扩散开的时候,泡利是迎着光球的方向运动,而狄拉克刚好相反,他正朝着光球前进的方向运动。警长,我现在定格在这个位置,你看,在泡利与光球相遇的这个时点,光球还没有追上狄拉克。也就是说,泡利先看到了灯亮起,并不是像他所说的两人同时看到了灯亮起。他是个无耻的杀人犯,他必须为我弟弟的死负责,他欺骗了我们,警长!”
图4-3:从站台上看到的决斗现场
爱因斯坦看着影像记录仪中的画面,脑中一片空白,他感到有一个想法重重地击中了自己的大脑。短暂的眩晕之后,爱因斯坦恢复了神志,他把整个事件在脑子里回放了一下,一字一顿地说:“列车上的仪器记录的画面是真实的,没有造假;站台上的仪器记录的也是真实的画面,没有造假。从列车的角度来看,他们俩确实同时看到了灯光,这不难理解,因为在列车上看,灯泡发出的光球到达车头与车尾的距离相等,且光球射向两端的速度都为c,所以光球同时与两人相遇。但从站台上看来,泡利却先于狄拉克看到灯光。这一切都是因为光速与光源的运动无关,也就是光速不变造成的。从这件事情上来说,时间也是相对的,对于列车上的人和站台上的人来说,没有真正的同时,任何所谓同时发生的事情,都只能是对在同一个惯性系中的人才成立。”
玻尔:“警长,站台仪器记录的画面是确凿无疑的证据,泡利的决斗规则是不公平的,对泡利有利!他应该被指控一级谋杀罪。”
爱因斯坦:“玻尔先生,我只能把我的观点如实地陈述给法官,至于法庭怎么判断,我无权干涉。您提供的证据非常重要,我非常感谢您。”
说完,爱因斯坦转身离去,玻尔在后面生气地大声吼道:“阿尔伯特,你这个蠢货,你怎么能无视证据的存在,你给我醒醒!你给我醒醒!”
爱因斯坦突然感到很奇怪,玻尔的喊声怎么不见小呢?我在走远,但这喊声怎么越来越大了?爱因斯坦突然感到脸上一阵疼痛,他惊醒了。
只见米列娃站在床边又在准备打自己的脸,嘴里还叫着:“阿尔伯特,你今天怎么又睡过头了?快点,你这个懒猪,该去上班了,要迟到了!”
爱因斯坦一骨碌爬起来,跌跌撞撞地赶紧穿戴好,夹着公文包出门了。