如果你以光速离开地球,一分钟后返回地球,还能见到你家人吗?

发布者:看进人间 2023-7-21 22:18

在光速和亚光速世界,参照系的选择很重要。题目中,你以光速飞行离开地球,一分钟后返回地球,这里的“一分钟”应该是你的“本征时间”,也就是你自己感受到的时间,而不是“地球时间”,否则就没有讨论的必要了。

还有一点,无论如何你都不能以光速飞行,爱因斯坦的狭义相对论早就表明了,任何具有静质量的物体速度都不可能达到光速。所以这里就假设你以无限接近光速的速度飞行。

根据狭义相对论的时间膨胀效应,速度越快,时间就越慢,当你的速度无限接近光速时,时间就会趋于停止。也就是说,你的一分钟相当于外部世界无限长的时间。

这就意味着,你经历的一分钟,在你看来时间很短,不就是60秒吗?殊不知在这短短的60秒时间里,世界已经发生了翻天覆地的变化。地球时间可能过去了几千年,几万年,甚至更长的时间,这取决于你的速度到底有多接近光速。

所以,不要小看这短短的一分钟,只要你速度足够快,你在这一分钟时间里不但看不到自己的家人,甚至不可能再返回地球,因为等你返回地球时,你会发现地球已经不存在了,早已经毁灭了,因为地球时间可能过去了几十亿年之久。

甚至,在这短短的一分钟时间里,你会见证宇宙的毁灭,只要你速度足够快,宇宙时间就可能过去无限久,直到宇宙毁灭。

这就是爱因斯坦的狭义相对论中时间膨胀效应的具体表现,速度越快,时间流逝就相对越慢。

狭义相对论是建立在两大公设基础上的,其中一个非常重要的公设就是光速不变原理,狭义相对论中的时间膨胀效应,尺缩效应等都是基于光速不变原理推导出来的。

何为光速不变原理?并不是指“光在真空中的速度为每秒30万公里”,而是指在任何情况下,任何参照系和运动状态下,真空中的光速都保持每秒30万公里不变。

举个例子,我静止在地面上不动,你以0.99倍光速追赶一束光,在我眼里,你与这束光的相对速度是多少呢?

你可能会回答0.01倍光速,也就是光速减去你飞行的速度,我们平时计算相对速度时都是这样计算的。

但事实并非如此,在我眼里,你与那束光的相对速度仍旧是光速。这就是光速不变原理,光速就是如此霸道,保持绝对不变。

而速度与时间和空间息息相关,如果光速保持绝对不变,意味着空间和时间必须做出相应改变,只有这样才能保证在任何情况下,光速都绝对不变。

那么,时间和空间到底该如何改变呢?具体就表现为时间膨胀效应和尺缩效应,两个效应是等价的,也是同时出现的,因为时间和空间是有机的整体,两者不可分割。

能够看出,光速不变原理其实是四维时空的固有属性,只要在四维时空里,光速就是不可超越的,光速也是恒定不变的,与参照系的选择和运动状态无关。

要想突破光速的限制,只有一个办法,逃离四维时空。至于最终会到达那里,没有人知道。

总之,速度的确会影响到时间流逝,理论上讲,任何人对时间的感受都是不一样的,只是由于我们生活在低速世界,很难直观地感受到时间的差异,只有来到亚光速世界,才能明显感受到速度对时间的影响。

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