
在科幻作品中,咱们相同听到这么的说法:当物体以光速翱游,时间就会静止;而一朝越过光速,时间便能倒流,咱们就能回到昔日。这些不雅点下里巴人,却也激勉了一系列值得潜入探讨的问题。
伊始,为什么一定要越过光速智力完结时间倒流?为什么偏巧是光速,而不是其他速率与时间有着千丝万缕的筹议?
在数学课上,咱们学过速率的筹算公式:速率等于距离除以时间,即速率与空间和时间良好联系,速率的转换会对时间和空间产生影响。天然,这仅仅一种深广的领略神色,并非本文的中枢想想。
咱们需要明确,速率并非统统的,而是相对的。当咱们说起某个物体的速率时,施行上默许了一个参照物的存在。举例,咱们说汽车的时速为 100 公里,这里即是默许大地为参照物。唯有采用了参照物,速率才有深嗜,不然速率便失去了存在的根基。这意味着,聘用不同的参照物,物体的速率就会有所不同,速率是随时变化的。这种速率的相对性在活命中遍地可见。
举个例子,你和一又友驾驶车辆以 100 公里的时速在高速公路上行驶。在你眼中,一又友是静止不动的,但关于静止在大地上的东谈主来说,你的一又友正快速驰骋。但是,光速却显得特别非常,它不会因为参照系的不同而发生任何转换,这即是著明的光速不变旨趣。
简单来说,在职何参照系下,不管处于何种畅通景色不雅察光速,光速自己恒久保抓恒定。深广来讲,光速不会与其他速率肖似。通过一个现实中的例子,你能更直不雅地感受到光速的独到性。假定你拿入辖下手电筒以 50% 光速(相对地球)翱游,而我站在大地上静止不动。按照日常活命中的速率肖似旨趣,很容易合计手电筒发出的光的速率应该是光的速率加上你翱游的速率,即 150% 光速。但施行上并非如斯,在我眼中,手电筒发出的光的翱游速率依旧是光速,而不是 150% 光速。也即是说,光速是统统的!
此时你可能照旧意志到,由于速率等于空间除以时间,三者相互关联且随时变化。若是要保抓光速恒定不变,那么时间和空间这两个要素就必须无条目地相应转换来安妥光速的统统不变。这标明时间和空间并非完全落寞,而是相反相成的有机合座,也即是咱们时常所说的 “时空”(四维时空),时间和空间是不行分割的。四维时空是爱因斯坦相对论的中枢内容。
那么,时间和空间会奈何转换以安妥光速不变呢?这就波及到时间彭胀(钟慢效应)和尺缩效应。
举例,我静止在大地上,你相对大地高速翱游,在我看来,你的时间荏苒速率会变慢,你所作念的一切在我眼中王人是慢看成。
那为什么在现实中咱们很难察觉到时间彭胀效应呢?这是因为咱们平时的速率与光速比较确切太慢了,时间彭胀效应极其幽微,简直不错忽略不计。唯有当物体以接近光速(亚光速)翱游时,这种效应才会清晰出来。时间彭胀效应不错通过简单的数学几何公式(初中常识即可)推导得出,尺缩效应亦然如斯。
时间彭胀和尺缩效适时常同期出现,不错说两者是等效的。
既然速率越快,时间荏苒速率越慢,AG真人百家乐线路那么当速率达到光速时,时间是否就会住手呢?咱们来进行一个想想实验。假定你以光速翱游,那么你将阐发出类似光的性质。关于光自己而言,它不存在时间见地,光不错一刹当先任何雄壮的星际距离,且不销耗任何时间。在光的视角里,根柢莫得空间和时间的见地。也即是说,关于光来说,时间是静止的。天然,若是你能以光速翱游,情况亦然如斯。但施行上,你不管奈何王人无法达到光速,只可尽可能地接近光速翱游。
说到这里,可能有东谈主会产生疑问:既然光的时间是停滞的,为什么咱们还说光在传播流程中需要时间呢?比如,光翱游一光年的距离需要一年时间,太阳光传播到地球简易需要 8 分钟。这是因为参照系的聘用不同。前边所说的 “光的时间是停滞的” 所以光的视角来形色的,而咱们普通所说的 “太阳光传播到地球需要 8 分钟” 所以东谈主类的视角来形色的。
那么,若是能够越过光速翱游,是否就能回到昔日呢?表面上,若是你能超光速翱游,如实能够追上某个物体很久以前发出的光,以致能追上我方昔日发出的光。但这并不虞味着你能够真确回到昔日,你仅仅看到了昔日的某个影像汉典。就好比你蓦的瞬移到 2200 光年以外,表面上能够看到秦始皇的影像,但你无法真确回到秦始皇所处的时期。
那么,有静质地的物体为什么无法达到以致越过光速呢?把柄爱因斯坦狭义相对论,物体的速率越大,其质地就会相应增大,当速率接近光速时,质地会趋于无限大,这即是质增效应。此时若想继续加快,就需要无限大的能量,而这显著是不行能完结的。
关于光速不变旨趣,还有少量需要强调,广义上的光速不变施行上还包含以下内容。举例,假如你我分手以 60% 光速反场所翱游,咱们不雅测相互的相对速率是些许呢?是 120% 光速(60% + 60%)吗?谜底是辩说的,你我的相对速率依旧是光速,而不会越过光速。即使咱们两东谈主的速率王人无限接近光速(比如 99.99%),咱们相互间的相对速率仍然是光速。
这里就不得不提到洛伦兹变换。
在咱们所处的低速宇宙,基本上使用伽利略变换就鼓胀了(简单来说,即是速率肖似)。但一朝波及到亚光速宇宙,伽利略变换就不再准确,需要使用更为精准的洛伦兹变换。施行上,伽利略变换是洛伦兹变换在低速宇宙的特例。从洛伦兹变换的公式中不错看出,当 v1 和 v2 终点小时,分母就趋近于 1,此时洛伦兹变换就等同于伽利略变换,这也进一步讲明了伽利略变换是洛伦兹变换的非常情况。
终末考究一下,天然咱们无法达到或越过光速,也无法运用速率回到昔日,但大天然似乎并不完全不容咱们回到昔日。广义相对论预言的虫洞有可能让咱们完结 “超光速” 翱游,以致回到昔日。虫洞是集结两个不同期空结构的通谈,尽管科学家当今还未找到虫洞,但从表面上来说,它是存在的。
大概在改日的某一天,咱们能够通过虫洞一刹抵达远处的星际空间ag百家乐可以安全出款的网站,以致回到昔日。说不定改日的某一天,会有来自改日的东谈主通过虫洞探问地球。