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假設乘坐光速飛船離開地球一分鐘然后馬上返回,地球過去了多久?
2023/11/15

如果飛船速度真的能達到光速,離開地球一分鐘,你將永遠回不到地球了,因為地球早就不存在了。不僅僅是地球,連宇宙都不存在了。

說白了,當你以光速飛行的那一刻,就注定不再屬于這個宇宙,至于你會飛到哪里,答案是:不知道。或許是另外一個世界,一個平行宇宙,或許是高維度時空。那已經完全超出了我們現有的科學體系。

當然,飛船以光速飛行是不可能的,光速是宇宙的速度極限,任何有靜質量的物體速度都不可能達到或超越光速,只能盡可能接近光速。

那麼,為什麼一旦達到光速飛行,就會變得如此詭異呢?為什麼哪怕離開地球一分鐘,就再也不能返回地球了?

一切都是因為那個霸道的光速,因為光速不變原理。

日常生活經驗告訴我們,任何速度都需要有參照物,否則就沒有意義。日常生活中,我們通常所說的速度基本都是默認地面為參照物,當然也就不會刻意強調這點,否則顯得很啰嗦。

也就是說,一切速度都是相對速度。

且慢!光速的出現,徹底顛覆了速度的這種相對性。光就是如此霸道,它的速度是絕對的,不需要任何參照物,或者說在任何參照物下,光的速度都保持不變。

舉個例子,你駕駛一輛小汽車在大街上行駛,速度為V,我站在路邊觀察小汽車。這時候你打開車燈,那麼對于我來講,車燈發出的光的速度是多少呢?

按照相對速度的概念,答案應該是V+C,也就是汽車的速度加上光速。但事實上并非如此,在我眼里車燈發出的光的速度仍舊是光速C。

這就是光速的絕對性,也是光速不變原理。

在光速不變原理和相對性原理的基礎上,愛因斯坦提出了偉大的狹義相對論。當然,愛因斯坦之所以提出光速不變原理,之所以認為光速是絕對的,過程是相當復雜的,并不是拍腦門想出來的。

簡單講,愛因斯坦通過麥克斯韋方程組推導出來的光速計算公式,察覺到了這點。因為公式中光速并沒有參照物,只與真空的磁導率和介電常數有關。

而當很多物理學界大佬想盡各種辦法給光速尋找參照物時,愛因斯坦發現如果光速有參照物,反而會帶來更多的麻煩。

于是,愛因斯坦顛覆性的思維讓他果斷用奧卡姆剃刀把光速的參照系「咔嚓」掉了,狹義相對論呼之欲出!

狹義相對論表明,速度會影響時間流逝,速度越快,時間流逝得就越慢。如果速度無限接近光速,速度就趨于停止,這就是時間膨脹原理,也被稱為鐘慢效應。

由于時間和空間是一體的,所以除了鐘慢效應,還會出現尺縮效應,質增效應。同時愛因斯坦還發現了質量與能量之間的關系,提出著名的質能方程。

鐘慢效應公式并不復雜,我們可以簡單地計算一下當速度非常接近光速時,時間會膨脹多少倍。

如果飛船速度能達到光速的0.999999999倍,假設地球時間過去了150億年,那麼飛船上的時間僅僅過去了67萬年!速度越是接近光速,時間膨脹效應就越明顯。

所以,理論上分析,哪怕只是離開地球一分鐘,只要飛船的速度足夠接近光速,飛船上的一分鐘對于地球來講可能過去了幾百億年甚至更長的時間,那時地球很可能早就不存在了。

不過,根據狹義相對論中的質增效應,速度越快,質量就越大。所以當飛船速度非常接近光速時,質量會變得無限大,要想讓飛船再加速,需要極大的能量才能做到,甚至整個宇宙的能量都不足以讓飛船加速。

而這一切都是拜光速所賜,光速那霸道的絕對性決定了這一切。

說了這麼多,或許你意識到了光的這種特殊性意味著什麼。

由于光以絕對不變的光速飛行,所以對光子來說,是沒有時間的,如果光子有意識,他甚至無法理解時間到底是什麼概念。

對于光來講,它可以瞬間到達任何遙遠的地方,不管多遠的距離在對于光來講都是近在咫尺。由于時間和空間是一體的,所以對于光來講也是沒有空間概念的。

但萬物存在的基礎就是時間和空間,就是四維時空,而光沒有時間和空間概念。所以說,光,就不是我們世界的東西,它不屬于我們的宇宙,完全是是另一個維度的存在。

這或許也是幾百年來人類科學家一直沒有弄清楚光本質的主要原因。光,很可能隱藏著世界的本質!

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