假设乘坐光速飞船离开地球一分钟然后马上返回,地球过去了多久?
如果飞船速度真的能达到光速,离开地球一分钟,你将永远回不到地球了,因为地球早就不存在了。不仅仅是地球,连宇宙都不存在了。
说白了,当你以光速飞行的那一刻,就注定不再属于这个宇宙,至于你会飞到哪里,答案是:不知道。或许是另外一个世界,一个平行宇宙,或许是高维度时空。那已经完全超出了我们现有的科学体系。
当然,飞船以光速飞行是不可能的,光速是宇宙的速度极限,任何有静质量的物体速度都不可能达到或超越光速,只能尽可能接近光速。
那么,为什么一旦达到光速飞行,就会变得如此诡异呢?为什么哪怕离开地球一分钟,就再也不能返回地球了?
一切都是因为那个霸道的光速,因为光速不变原理。
日常生活经验告诉我们,任何速度都需要有参照物,否则就没有意义。日常生活中,我们通常所说的速度基本都是默认地面为参照物,当然也就不会刻意强调这点,否则显得很啰嗦。
也就是说,一切速度都是相对速度。
且慢!光速的出现,彻底颠覆了速度的这种相对性。光就是如此霸道,它的速度是绝对的,不需要任何参照物,或者说在任何参照物下,光的速度都保持不变。
举个例子,你驾驶一辆小汽车在大街上行驶,速度为V,我站在路边观察小汽车。这时候你打开车灯,那么对于我来讲,车灯发出的光的速度是多少呢?
按照相对速度的概念,答案应该是V+C,也就是汽车的速度加上光速。但事实上并非如此,在我眼里车灯发出的光的速度仍旧是光速C。
这就是光速的绝对性,也是光速不变原理。
在光速不变原理和相对性原理的基础上,爱因斯坦提出了伟大的狭义相对论。当然,爱因斯坦之所以提出光速不变原理,之所以认为光速是绝对的,过程是相当复杂的,并不是拍脑门想出来的。
简单讲,爱因斯坦通过麦克斯韦方程组推导出来的光速计算公式,察觉到了这点。因为公式中光速并没有参照物,只与真空的磁导率和介电常数有关。
而当很多物理学界大佬想尽各种办法给光速寻找参照物时,爱因斯坦发现如果光速有参照物,反而会带来更多的麻烦。
于是,爱因斯坦颠覆性的思维让他果断用奥卡姆剃刀把光速的参照系"咔嚓"掉了,狭义相对论呼之欲出!
狭义相对论表明,速度会影响时间流逝,速度越快,时间流逝得就越慢。如果速度无限接近光速,速度就趋于停止,这就是时间膨胀原理,也被称为钟慢效应。
由于时间和空间是一体的,所以除了钟慢效应,还会出现尺缩效应,质增效应。同时爱因斯坦还发现了质量与能量之间的关系,提出著名的质能方程。
钟慢效应公式并不复杂,我们可以简单地计算一下当速度非常接近光速时,时间会膨胀多少倍。
如果飞船速度能达到光速的0.999999999倍,假设地球时间过去了150亿年,那么飞船上的时间仅仅过去了67万年!速度越是接近光速,时间膨胀效应就越明显。
所以,理论上分析,哪怕只是离开地球一分钟,只要飞船的速度足够接近光速,飞船上的一分钟对于地球来讲可能过去了几百亿年甚至更长的时间,那时地球很可能早就不存在了。
不过,根据狭义相对论中的质增效应,速度越快,质量就越大。所以当飞船速度非常接近光速时,质量会变得无限大,要想让飞船再加速,需要极大的能量才能做到,甚至整个宇宙的能量都不足以让飞船加速。
而这一切都是拜光速所赐,光速那霸道的绝对性决定了这一切。
说了这么多,或许你意识到了光的这种特殊性意味着什么。由于光以绝对不变的光速飞行,所以对光子来说,是没有时间的,如果光子有意识,他甚至无法理解时间到底是什么概念。
对于光来讲,它可以瞬间到达任何遥远的地方,不管多远的距离在对于光来讲都是近在咫尺。由于时间和空间是一体的,所以对于光来讲也是没有空间概念的。
但万物存在的基础就是时间和空间,就是四维时空,而光没有时间和空间概念。所以说,光,就不是我们世界的东西,它不属于我们的宇宙,完全是是另一个维度的存在。
这或许也是几百年来人类科学家一直没有弄清楚光本质的主要原因。光,很可能隐藏着世界的本质!
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