愛因斯坦:光傳播不需要時間,它能瞬間到達宇宙任何地方
2023/02/23

1977年NASA發射了旅行者一號和二號探測器,它們的任務是探索太陽系外側行星,身上還攜帶了包含太陽系和地球位置的鍍金圓盤唱片,有關人類文明的問候和基本形象也刻在這張鍍金圓盤唱片上。

可能有人會覺得這麼做太危險了,萬一有不懷好意的外星文明捕獲了旅行者探測器,它們就能根據唱片上的內容找到地球了,三體危機很可能真的上演。

但事實上旅行者一號和二號永遠遇不到外星人,因為它們的速度只有17km/s,而太陽系的半徑達到了1光年,

以目前的速度它們還得3萬年才能飛出太陽系,而3萬年后太陽系還有沒有人類都是一個未知數。

看到這里有人會想,如果未來掌握了光速飛船技術,飛出太陽系也得一整年時間,但事實上愛因斯坦的相對論證明了:如果達到光速,那麼就能在瞬間到達宇宙中任何一個角落。

光速是我們宇宙的基本常數,其地位就像1+1=2一樣不可撼動,光速也是宇宙中的極限速度,任何有靜止質量的物體都不能達到光速,更不能超過光速。

愛因斯坦的相對論告訴我們,想把一個有質量的物體從低速加速到高速是需要能量的,而隨著速度的加快該物體的質量也會增加,這樣一來想把這個物體加速到更高的速度的話,就需要更多的能量才行。

而一個物體在加速到光速的過程中質量會慢慢增加,最終就需要無限大的能量才能把這個物體加速到光速,無限大只是一個理想情況,現實世界中不可能有無限大的能量。

一般物質不能加速到光速就是因為他們的質量會隨著速度的增加而增加,不管是粒子加速器中微小的粒子,還是宇宙中的飛船,它們都是具有靜止質量的,不管這個靜止質量多小也都是存在的,所以它們沒辦法達到光速,只能無限接近光速。

光子能達到光速根本原因就是它沒有靜止質量,也就是說如果光子暫停,它的質量就是0,如此一光子就不受相對論「速度越快質量越大」的約束了,因為光子本身沒有質量,所以它從生成的一瞬間就達到了光速。

再回到一開始的光速飛船項目上,首先要說明真正能飛到光速的飛船是不存在的,因為飛船本身肯定是有質量的,因此它也得遵循相對論,只能無限接近光速,而不可能真正達到光速。

在向光速逼近的過程中,飛船內的乘員時間會受到質速關系的影響而變慢,即大名鼎鼎的時間膨脹效應,

這種效應將使得飛船內的人能在短時間內跨越若干光年,這是他們在接近光速的飛行狀態中的特權。

而地球上的人由于仍處于低速運動狀態中,所以時間膨脹效應并不會作用在地球世界,因此在地球人看來近光速飛船前往254萬光年外的仙女座星系,就是真的過去了254萬年,等他們再回來時地球上一共過去了508萬年。

但飛船上的人由于處于近光速飛行狀態,時間膨脹效應將會讓他們再5年甚至更短的時間內飛完508萬光年的航程,度過508萬年的時間

,所以當飛船內的人回到地球后,雖然他們沒什麼變化,但地球上已經過去了508萬年。

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