光是如何达到光速的？

“达到”这个词，让人感觉有一个加速的过程，从零逐渐增加，最后到光速。但是光不会“达到”光速，因为光的速度永远不会低于光速（这里说的是真空中，在介质里光速会降低，变成真空光速除以这种介质的折射率）。当然，也不会高于光速。

光的速度就是一个定值，——光速，大约每秒30万公里。这就是为什么“光速”是一个自然界的基本常数，而“你的速度”或者“一辆汽车的速度”不是自然界的基本常数，因为这些速度是可变的，而光速不变。

为什么你日常见到的物体速度会改变，会从零逐渐变化，而光却不会？因为这是狭义相对论决定的。

狭义相对论里，每一个物体都有一个“静质量”m0，就是它在静止时的质量，然后，当它运动起来时，质量会发生变化，——这是完全超越日常经验的，但却经过了无数实验证实！变成什么呢？

当速度为v时，“动质量”m = m0 / sqrt(1 - v^2/c^2)，这里sqrt表示“开根号”，^2表示“平方”，c是光速。

当v很小时，v^2/c^2接近于0，1 - v^2/c^2接近于1，sqrt(1 - v^2/c^2)也接近于1，m接近于m0，也就是说，动质量跟静质量没有多少差别。多小算“很小”呢？你要考虑到光速是30万公里每秒，我们日常所见的速度跟它相比都差了好几个数量级。比如高铁列车，假设在以360公里每小时的运行（比最近要恢复的350还高一点），就是0.1公里每秒（一小时是3600秒），这个v只是c的300万分之一！在这个速度下，质量的变化只有几万亿分之一的量级，无法察觉。即使是以第一宇宙速度环绕地球的卫星，速度也不过是7.9公里每秒，虽然比高铁快多了，跟光速相比还是可以忽略不计。

但是当v接近光速时，动质量跟静质量的差别就显示出来了。例如v = c/2，这时你会算出m = 2/sqrt(3) m0 = 1.155 m0。如果v = 0.9 c，就有m = 2.294 m0。而如果v = 0.99 c呢？这时m = 7.089 m0。随着速度接近光速，动质量迅速地增大。

如果速度达到光速了，会怎么样呢？这个公式告诉你，动质量会变成无穷大。

但这实际上是不可能发生的事情！因为质量越大，要再加速，需要外界给它的能量就越多。到接近光速的时候，你给它天文数字的能量，也只能让它的速度增加一点点，仍然达不到光速。而你能提供的能量总是有限的。

因此，如果一个物体的静质量不为零，你就永远不可能把它加速到光速。

但是，还有另一种情况。如果一个物体的静质量为零呢？这时你会发现，如果它的速度低于光速，动质量就必然是0，因为m0 / sqrt(1 - v^2/c^2)这个分式中，分子为零，分母不为零。但这又是不可能发生的事。因为按照相对论的质能关系，E = m c^2，能量等于动质量乘以光速的平方，如果动质量为零，这个物体的能量就是零了，它怎么可能既在运动又能量为零呢？

所以，唯一合理的情况，就是这个物体的静质量为零，但动质量不为零。这种情况怎么可能出现？只能要求m0 / sqrt(1 - v^2/c^2)这个分式的分子分母都等于0，也就是说，v只能等于c。

因此，静质量为零的物体，只能以光速运动，速度不可能降到光速以下。

光是什么样的物体？就是这种静质量为零、动质量不为零、只能以光速运动的物体。