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太陽光到達地球需要8分鐘?光子:抱歉,我到達地球只需一瞬間

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太陽距離地球大約1.5億公里,按照光速每秒30萬公里來計算,太陽光飛到地球大約需要8分20秒時間。



但為什么我會說“光子一瞬間就能到達地球”呢?這里就涉及到速度,時間以及不同參照系之間的關(guān)系。

簡單來講,時間是相對的,速度越快時間就相對越慢,這就是所謂的時間膨脹效應(yīng),理論上分析,當(dāng)速度達到光速,時間就靜止了。

其實說“時間靜止”是不嚴謹?shù)?,?zhǔn)確說法是“不存在時間”了,光速飛行的物體沒有任何時間概念,連時間都不存在了,就更不存在任何時間流逝了。

而太陽光一出生就是光速,沒有任何加速過程,因此對于光子來講,時間是沒有任何意義的。如果光子有意識,你完全無法向光子解釋到底什么是時間。



那么,為什么我們還會說“太陽光到達地球需要8分鐘”呢?

這是由于參照系選擇不同而造成的。我們是以地球為參照系來衡量太陽光到達地球所需時間的,其實這就是簡單的數(shù)學(xué)計算,距離是1.5億公里,速度是每秒30萬公里,那么時間自然就是8分鐘。

下面來通俗解釋一下為什么光子可以瞬間到達地球,甚至到達宇宙中的任何地方。

愛因斯坦的狹義相對論告訴我們,速度不但能讓時間變慢,還能讓空間縮短,其實這很好理解,因為時間和空間是有機的整體,兩者必須同時改變,也就是所謂的“時空”,時間和空間其實可以理解為就是一個東西,只是這個東西呈現(xiàn)的形式不同罷了。

因此,時間膨脹效應(yīng)和尺縮效應(yīng)是等價的,兩者是同時出現(xiàn)的。



我們當(dāng)然也可以從空間的角度去理解。速度越快,空間就會越短。如果一個物體的速度無限接近光速,意味著不管多遠的空間,對于這個物體來講都是近在咫尺。

舉個例子,比鄰星距離地球大約4.2光年,你乘坐一艘飛船飛往比鄰星,飛船的速度非常接近光速。為了更容易理解,這里假設(shè)飛船沒有加速過程,始終以無限接近光速的速度飛行。



對于地球上的人類來講,你飛往比鄰星需要多長時間呢?

答案很簡單,當(dāng)然是4.2年,這也是簡單的數(shù)學(xué)計算。因為對于人類來講,地球到比鄰星的距離就是4.2光年,這個距離不會變。而你的速度無限接近光速(方便起見,暫且認定是光速),所用的時間當(dāng)然是4.2年。

但是對于你本人來講,你完全不用花費4.2年,因為在你光速飛行的一瞬間,剛剛離開地球,你就已經(jīng)到了比鄰星。

為什么?



因為你的速度是光速,光速會讓尺縮效應(yīng)達到極致,意味著這4.2年的距離會無限縮短,比鄰星就好像就在你跟前,讓你觸手可及,飛船剛一啟動就達到比鄰星了。

在地球上的人類眼里,你需要4.2年時間才能到達比鄰星。而你本人感覺瞬間就到達比鄰星了,這是不是有些矛盾呢?

實際上一點也不矛盾,因為地球上的人類和你選擇的是不同的參照系,當(dāng)然會得到不同的結(jié)果。在狹義相對論體系下,參照系的選擇是至關(guān)重要的。



由于時間是相對的,因此每個人只需要為自己的“本征時間”負責(zé),何為“本征時間”?說白了就是裝在自己口袋里的鐘表顯示的時間。每個人對本征時間的感受都是一樣的,舉個例子,你在地球上口袋里的鐘表,與你在黑洞附近口袋里的鐘表指針?biāo)俣仁且粯拥?,這里的“一樣”當(dāng)然是你本人的感受,而不是兩個鐘表的對比。

通俗來講就是,你在地球上能活80歲,那么你在黑洞附近也只能活80歲,或者說你光速飛行也只能活80歲(不要較真能不能光速飛行以及光速飛行的后果,這里只是假設(shè),方便大家理解),并不會因為光速飛行會讓時間變慢,你就能活800歲甚至永生。

實際上,光速飛行不但不能讓你永生,甚至還會讓你瞬間斃命。

我的意思不是說“光速飛行會讓你直接變成一堆光子”,即便光速飛行狀態(tài)下,你仍舊能完好無損地存在,但這種存在也只是一瞬間,然后你就毀滅了。這到底是為什么呢?



因為,在你光速飛行的一瞬間,宇宙就過去了無限久的時間。無限久意味著什么?意味著宇宙必將走向毀滅??吹搅税?,光速飛行有多可怕,光速飛行的短短一瞬間,就會讓你斃命。

這里很有必要強調(diào)一下,不然有可能誤導(dǎo)大家。以上只是用愛因斯坦的狹義相對論通俗理解光速飛行的問題。實際上任何涉及光速飛行的問題,都不能用狹義相對論來詮釋了,因為狹義相對論只能解釋低于光速飛行的世界。



這也是狹義相對論一直強調(diào)的,任何具有靜質(zhì)量的物體,都不可能達到光速。

簡單來講,狹義相對論的背景是四維時空,而光速飛行的光子(或者說任何光速飛行的物體)都不存在時間和空間概念了。

沒有時間和空間概念,意味著什么?意味著光子根本就應(yīng)該不屬于四維時空!

但我們看到的事實是,光在四維時空里明明無處不在,怎么可能不屬于四維時空呢?這或許就是光最神奇的地方,也很可能是科學(xué)家們一直無法弄明白光本質(zhì)的主要原因。



可以這樣通俗理解光,可以把光速理解為四維時空的分界線,就相當(dāng)于黑洞的事件視界一樣,低于光速就是四維時空的世界,高于光速到達高維度,而且必須到高維度。

當(dāng)然這只是我的猜想,目的就是拓寬大家的思路,讓大家多思考,不要被固有的思維束縛!

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