
“任何一个人都有自己的愿望,但我只想活到天亮,但我知道只剩了不到三个小时。”——维克多·雨果
光子以光速传达,因而咱们常说,太阳光抵达地球需求8分钟,这是以咱们的视点来说的。可是咱们还知道当一个物体抵达光速时,就会发作相对论效应,那么问题是:以光子的视点来看,它抵达地球时,阅历了多长时刻?
假设你家邻近的一个超市间隔你家0.8公里,你走0.8公里需求花费8分钟,那么当你从自己家步行到超市的时分就需求8分钟,而超市的老板也会以为你走过来花费了8分钟,并且他和你相同都变老了8分钟。
假设咱们依照牛顿的理论来说,也便是肯定的时空观,空间仅仅一个固定的结构,而时刻关于任何事物都是一个肯定的量,那么关于世界来说,任何事物在任何地方的任何情况下,时刻都会以相同的速度消逝。
可是,实在的世界假设契合牛顿的时空观的话,那么光速就不可能是一个常量。除非不论多远的间隔,光速否是瞬时抵达的。
为什么这样说呢?现在咱们想一下,你停止不动,我间隔你一光年远,你此时翻开手电筒照耀我,假设咱们的时刻是共同的,具有同时性,那么我有必要在和你相同的时刻,看到你翻开的手电筒。也便是说手电筒发射的光子有必要瞬时抵达我的眼睛。可是这是不可能的,光速是一个有限的值已经在二十世纪得到了证明,并且咱们已丈量出了光速。我在一光年外看到的你,只能是你以为的曩昔。世界的同时性是相对的。
假设不同运动状况下的调查者时刻是以相同的速度消逝的,那么光速就不是稳定的。这个怎样了解呢?其实也简略,现在幻想一下,当你朝着一个方向奔驰,并翻开手电筒,那么你跑的速度越快,光速就越快,光速就等于你的速度加上光自身的速度。这样才可以满意不同惯性系下的调查者时刻以相同的速度消逝。
为什么光速有必要要满意叠加呢?
看下图,假定咱们有一个光子钟,一个光子从下到上再次回来下,咱们计为1秒。假设这个光子钟处在停止的状况,那么光子只会上下跳动,时刻就会正常的消逝。
可是当这个光子钟运动起来的话,时刻的消逝会发作怎样的改动?
上图可以很明显的看到,当光子钟运动起来今后,光子阅历的旅程就会变长,假设光速不变的话,那么咱们正真看到的时刻消逝速度就会变慢。假设想要时刻还是以方才的速度消逝的话,光速就有必要加速。也便是说,光速会跟着物体的运动速度的加速而变快。
假设真的是这样的话,就会发作一件愈加奇特的工作。假设一个物体以非常高的速度移动,它朝运动相反的方向发射光子,物体移动的速度就会将光速抵消,假设速度足够快,甚至会让光子停止,停留在空中然后缓慢的落下被物体吸收。这是多么奇特的一个现象!
不过,事实证明,这种主意是过错的。咱们不论做什么,都不会改动真空中的光速。
1905年,爱因斯坦提出了狭义相对论,为人类重塑了时空感,其时没有发现以太存在的迈克尔逊-莫雷试验,以及奇特的标准缩短和时刻胀大效应,最底子的原因是光速时一个世界常数。
相对论的影响虽然在实在的日子中很小,可是总是在起那么一点点效果。也便是说,你花了8分钟走到了超市,假设你和店东的表非常的准确,并且在你脱离家门之前是彻底同步的,那么当你走到超市的时分,店东的手表会快不到2纳秒!(一秒的十亿分之一)
其实时刻胀大效应可以这样了解,咱们咱们都知道,事物不单单是在空间中移动,并且也不仅仅在时刻中移动,时刻和空间现在是一个一致的全体,不能独自去议论任何一个。
其实任何的事物都一直在时空中运动,在时刻中运动的速度和空间中运动的速度之间有一种特别的联系,当一个物体在空间中没有移动的话,那么它就在时刻中以正常的速度移动(也便是感受到正常的时刻消逝),当一个事物在空间中移动时,那么你在时刻中移动的速度就会往空间中发作一个重量,导致在时刻中的移动速度变慢(也便是时刻消逝速度变慢)。
假设你快速穿过空间,那么你在时刻中移动的速度便是变慢。这便是怎样回事当你走到超市的时分你的手表慢了2纳秒。你穿越空间的速度比店东快,所以你在时刻的中的运动速度就慢了一些。假设你在空间中运动的更快,那么你在时刻中就走的越慢,当你以光速移动的时分,假设你以99.9999999%的光速去超市,不论这个超市离你有多远,你的时刻会比店东慢22000倍。
把握以上的常识,现在咱们来说下光子自身。光子可不是以挨近光速的速度移动,而是就以光速穿过空间。当一个物体能以光速穿过空间,这就阐明:
它肯定没有质量,假设有,那么这个物体就带着了无量的能量。无量的能量这是个咱们人类无法幻想的概念。
这个物体不会体验到任何太空游览的进程,由于长度缩短效应会把一切的间隔都压缩到一个点上。
这个物体也不会阅历任何的时刻消逝,由于你在空间中抵达光速,那么你在时刻中的移动速度便是零。
关于地球上的人们来说,太阳光确实是8分钟前宣布的,8分钟后抵达咱们的眼睛。假设咱们能调查光子在这段旅程中的运动,咱们就会发现它总是光速。可是假设咱们在这个光子上可以按一个时钟,那么光子的时刻在咱们看来便是停止的。对咱们来说光子需求8分钟抵达地球,可是关于光子来说,它并不会阅历时刻。而是会瞬间抵达。
因而,关于光子来说,议论时刻是没有意义的。它去什么地方在它看来都不会阅历时刻。都是瞬间抵达。
当咱们调查世界中悠远的星系时,这一点有位古怪。
悠远的星系,对咱们银河系的调查者来说,它们宣布的光至少需求数十亿年的时刻才干被咱们接受到。在这数十亿年的时刻里,世界空间在胀大,光子能量下降发作红移。可是关于光子来说,并没有阅历这段奇特的旅程,在它们看来,它们只阅历了被发射,然后瞬间被吸收。在没有时刻的情况下,阅历了它们在悠远间隔上的悉数旅程。
依据咱们现在所知,就光子自身来说,它并不会以任何方法衰变,也便是它不会老去,不会感受到时刻的存在。它去哪里在它看来便是眼前,瞬间即达。
