本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。
有位朋友提出一個奇怪的問題：假如我正在和某人通話，突然自身以光速運行，通話質量會如何？
怎麼會突然自身以光速運行呢？時空通訊只能假定這位大俠是乘坐在光速飛船裡。儘管所謂的光速飛船永遠只能是一個夢想，但也不妨來個時空通訊科普解夢。
這個某人是誰？你與某人有多遠？你所謂的光速運行是朝什麼方向？
「某人」是誰是你的隱私，這裡不討論。
但你與「某人」有多遠以及你突然以光速運行是朝那個方向走似乎值得分析一番。
你與某人通話我只能理解為現在的電話。現在的電話用的是電波，不管是無線電還是有線電，不管是微波還是長波中波，都是光波的一種形式，其傳播速度都是光速。
你突然以光速離開，離開的速度也是光速。
光速是我們這個世界迄今認識到的最高速度，沒有比光速更高的速度了，在真空中傳播的速度為每秒約30萬公裡。
你與某人的通話距離當然就很重要了，比如你如果是在月球與某人通話，月球距離地球平均約38.4萬公裡，是光速1秒多點的距離，因此你與他通話就有1秒多鐘的延滯，你在地球說一句話，你月球那位「某人」要1秒鐘後才能夠聽到。
而如果你的那位「某人」在太陽系最遠的行星海王星上，那裡距離我們約45億公裡，光速需要走15000秒，也就是約4.17個小時。
你在地球上說一句話，你哪位「某人」要過4個多小時才能夠聽到，在等他或她回話，就要8個多小的等候了。
現在問題是你提出個突然以光速運行，是朝著你那位「某人」運行呢？還是背著那位某人運行呢？或者是既不背著又不向著，而是橫著運行呢？
在給出答案之前，我想先說說聲波的性質。
聲波有頻率，就是每秒鐘震動的次數。根據頻率不同，分為次聲波、可聞聲波、超聲波。
人能夠聽到的聲波為可聞聲波，頻率在20Hz~20000Hz之間。20Hz以下頻率稱為次聲波，20000Hz以上頻率為超聲波。次聲波和超聲波人是聽不到的。
聲波還有波長，波長計算公式為：λ=c/f
就是波長λ等于波速c除以頻率。
人對聲波頻率感知範圍為20Hz~20000Hz之間，聲音在空氣中的傳播速度約340米/秒，這樣得出人感知的聲波等於λ=340/20~20000=17m~0.017m。
也就是說人說話或者能夠聽到的聲音波長在17米到0.017米之間，我們取一個10米波長值來作為你和「某人」打電話的聲音，那麼你突然以光速離開或者靠近或者橫著移動會是一個什麼效果呢？
這裡我們要了解一下生波的都卜勒效應。
聲波的都卜勒效應早在1842年，就由奧地利物理學家及數學家克裡斯琴·約翰·都卜勒提出，並被驗證，因此，這個效應就以其名字命名。
我們在生活中常常可以體驗聲波的都卜勒效應：當一列火車或汽車鳴笛向你開過來時，你聽到的聲音會變高；而離你而去時，聽到的聲音就變低。
這是因為聲波在運動中頻率會發生變化，即波在波源向觀察者移動接近時，接受頻率會變高；而波源遠離時，接受頻率會變低。觀察者也就是接聽者移動也是一樣的結論。
波源或者觀察者移動速度與頻率的關係表達式為：f=（u+v）/λ或f=（u-v）/λ
式中，f為接收到的頻率（Hz），u為波速（m），v為觀察者或波源移動速度（m），λ為原有波源波長。
後來人們發現各種波都具有都卜勒效應，電磁波也不例外。
我們現在使用的手機也是如此，當向基站移動時，頻率變高，反之頻率變低。因此在遠距離通信以及高速移動物體通信時，必須考慮都卜勒效應影響。
如人類發射到太空的各種探測器和衛星，都需要根據都卜勒效應予以調整，地面基站才能夠接收到清晰的信號。
光波也有都卜勒效應，但光波的頻率變化是通過眼睛觀測而不是耳朵聽到的，因此表現出來的是顏色變化，科學家們觀測遠方的恆星，如果像我們運動，看到的譜線就是想紫光方向移動，稱為藍移；如果遠離我們而去，則譜線向紅光方向移動，稱為紅移。
宇宙在膨脹就是根據星光普遍紅移確定的。
下面我們來說說在光速移動狀態下，通話會發生什麼情況。
根據題意突然以光速運行的假設，可能會有三個結果，即向聲源靠近，也可以認為向接聽者靠近，接聽者所能聽到的聲音頻率為：
根據f=（u+v）/λ公式計算：
f=(340+300000000)/10=30000034Hz
這個頻率是30MHz，也就是每秒震動3000萬次，是超高頻率的超聲波；而且根據波長公式，這種頻率聲波波長只有0.0000113米了。
根據前面交代的人類能夠聽到聲波頻率和波長，這種頻率和波長的聲音人是無法聽到的。
那麼如果聲源以光速遠離呢？
根據f=（u-v）/λ公式計算：
（340-300000000）/10=-29999966Hz
聲波在20Hz以下就叫次聲波，是人無法聽到的，次聲波最小的頻率就是大於0到20Hz之間，這裡的計算結果為負，而且負得很多，就是次聲波也做不成了。
這種聲音是不存在的，也就是沒有聲音，怎麼能夠給聽到呢？
那麼以光速橫移呢？離開的速度就可能不是光速了，但快慢要看平移的角度，但這個速度也減不了多少，除非你距離「某人」有1光年距離，才可能對離開的速度有較大影響。
現在我們假定按一半光速來計算，看看都卜勒效應是什麼結果。
（340+150000000）/10=15000034Hz
（340-150000000）/10=-14999966Hz
得出的結果也不是人能夠聽到的。
因此即便按照這種經典的理論，在光速離開或者接近聲源時，你根本就無法與「某人」通話，也無法聽到他的回聲。除非接聽者不是人。
當然這些在光速面前都是扯淡，如果光速離開，電波與光速同步，是追不上的，聲音永遠也無法到達你的耳膜。
現在來說說突然光速運行假設不成立的理由。
愛因斯坦狹義相對論認為，任何有靜質量的物體都無法達到光速，別說一艘飛船和乘員，就是一隻螞蟻，一個質子和電子也不行。
100年來科學家們通過各種觀測發現和實驗，已經無數次的證明了這個理論的正確。
在大型加速器裡，人們用巨大的能量加速微小的質子或者各種粒子，再大的能量也只能使質子或粒子束接近光速，而無法達到光速。
而且越接近光速能量和質量越趨於無限大。這就證明了愛因斯坦關於物質達到光速，動質量將達到無窮大的論斷。
無窮大是什麼意思？就是一個質子要達到光速，動用全宇宙的能量也做不到，因為宇宙質量和能量都不是無窮的。
這就是一個悖論。
光速限制表達式為：E = mc^2/sqrt(1 - v^2/c^2)
這個公式表達的是，靜止質量為m的粒子以速度v運動時所需的能量。
從中，我們可以得出，速度越高所需能量越大，當v趨近於光速c時，能量趨於無窮大。
時間膨脹效應也將使通話無法進行。
狹義相對論告訴我們，在高速運動的參照系中，會發生時間膨脹，產生尺縮鍾慢效應。
狹義相對論速度時間膨脹計算公式為：t『=t/√[1-(v/c)]
式中，t『是速度時間膨脹效應值；t是低速系觀測者第一個時鐘時間記錄；v是第二個時鐘相對第一個時鐘的移動速度；c為光速。
時間膨脹效應已經在太空航行中得到無數的驗證，證明這個理論是正確的。
GPS定位衛星如果不按照時間膨脹效應來調校原子時鐘，就無法與地面時間對應，而使導航定位失之毫釐謬以千裡；發射的太空探測器和各種衛星，如果不用這個理論調校，也不能精準導航和計算航線，無法到達目的地。
時間膨脹效應告訴我們，在高速慣性系裡的時間與觀測者的時間不一致的，高速系中的時間速度越快，時間越慢。達到光速，時間停止，空間為零。
光速系中的體驗者似乎時間沒有過1秒，世上已過千年萬年甚至億年，這就是光速的都卜勒效應。
在這樣一個不同的時間參照系中，你覺得還能夠相互通話嗎？你在地球上說的一句話，在1億年後能夠傳達到光速飛船裡嗎？那時「某人」已經到哪去了？你不知，我也不知。
因此光速極限理論和時間膨脹理論告訴我們，達到光速運動只能是痴人說夢或者幻想，而假設的光速運動中也不可能與外界通話。
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