如果以光速飞行能永生吗?如何理解“双生子佯谬”?
首先说明一点,不可能光速飞行,所以这里就以无限接近光速来理解光速飞行!
根据爱因斯坦狭义相对论的“时间膨胀原理”:速度越快,时间就越慢,我们似乎有理由相信,如果人类以光速一直运动下去就可以长生不老。
这看似很合理,其实只是一种误解,不然我们就真找到长生不老的方法了。那么为什么时间膨胀效应不能真正的延长我们的寿命呢?还有我们经常说的双生子佯谬是怎么回事?
比如说有一对双胞胎A和B,让B乘坐光速宇宙飞船去外太空旅行10年,回来发现地球上的A比自己老了好多,这难道不是让B的寿命延长了吗?下面就说下这个问题。
在牛顿经典力学的绝对时空下,人们认为时间在不同的地方、不同的参考系下都是连续不断的稳定流逝,不管你的运动状态如何,你和我感受到彼此的时间流逝速度都是一样的,这就是绝对时空观,时空为万物提供了一个运动的舞台,但并不会参与,也不会受事物的运动影响。
但狭义相对论告诉我们,一个惯性系的运动会导致其他惯性系下的观察者看到你的时间发生膨胀,也就是看到你的时间减慢。这里需要注意的是,相对论之所以有相对两个字,意思就是说,这个理论下的所有效应都是相对于其他人的效应。
比如上图中的光子钟,在一艘宇宙飞船中,底部和顶部各放置一块反光镜,然
后发射一个光子,此时的宇宙飞船是静止状态,你和外部观察者看光子的运动就如上图左的情形,这时没有所谓的时间膨胀效应。
但是如果宇宙飞船高速飞行,你在飞船内看到的光子的运动情况依然是左边的上下震荡。但外部的观察者并不这么认为,他会看到一个光子从底部到顶部,再返回底部会经历更长的时间。
所以在外部的观察者看来,你的时间变慢了,但在你看来一切都是正常的,你的表也会像往常一样走动,你的一小时还是一小时,也就是说你能活一百岁还是一百岁。并不会因为你正以光速飞行,而活得更长。
不仅如此,外部的观察者还会看到你的动作变慢了,像是再看一部慢动作电影,但在飞船里的你,依然会跟往常一样,并不会看到自己的动作变慢。
反过来,飞船上的人也会看到同样的效应,地球上的时间也会变慢,因为相对论说了,这是相对于外部观察者的效应,那么你可能会想,既然对方都看到对方的时间变慢了,而对方有感觉自己跟往常一样,那么相对论的时间膨胀效应有何意义?对任何一方都没有影响?
这其实就是双生子佯谬,乘坐光速飞船外出旅行的B和待在地球上的A,由于速度是相对的,A和B看对方时都会认为对方以光速远离自己,A看B的时间变慢了,同样的B看A的时间也变慢了。A和B都认为对方变年轻了,那么到底是谁正确呢?
如果A和B永远不再相遇,那么他们的观点都是对的。一旦B返回地球与A相遇,谁对谁错呢?
这种情况下B的说法是错误的,在狭义相对论中,并非所有的观察者都享有同等的效应,只有处在惯性系的观察者,也就是没有经过加速运动的观察者才会互相享有同等的效应。我们知道B在乘坐宇宙飞船远离地球的时候,肯定要经过减速,它返回地球时肯定要先减速掉头,然后再加速回来,B在加速和减速的过程中就不是一个惯性系,并不能享有相对论同等的效应。
而地球上的A认为的是正确的,也就是等B回来的时候,B确实会比A年轻。如果B一直以光速远离地球并没有返回地球,那么对于A和B的相对论效应并没有互相影响。也就是说,A和B怎么认为对方并不重要,重要的是他们必须重新回到同一参照系才有意义,不然A和B如果永远不回到同一参照系,他们的观点都是对的!B比A年轻多少呢?可以用下面公式计算:
现今宇宙的加速膨胀,以光速远离我们的遥远星系,我们看到这些星系也会观察到相对论效应,如果上面的外星人观察我们也是一样的,但我们彼此都没有相互影响到谁,还是各自过着正常的生活。
最后强调一点,狭义相对论只适用于惯性系,非惯性系需要用广义相对论诠释。不过利用参照系的不断变换,仍可以用狭义相对论来理解,只不过相对比较复杂。
大家都在看
-
借助元宇宙,探索星辰大海的奥秘 借助元宇宙探索星辰大海的奥秘。仰望星空,每一颗星都是一个独特世界吗?它们如何诞生和演化?又将走向何方?宇宙中的暗物质和暗能量是什么?又如何影响宇宙的结构和演化?太空时间和地球时间是同一个概念吗?太空存 ... 宇宙探索11-07
-
“航空”助力“航天”,携手共进探索无尽宇宙 10月30日,神舟十九号载人飞船成功发射。此前的29日,据神舟十九号任务发布会介绍,由中国航空工业集团成都所自主研制的昊龙货运航天飞机“昊龙一号”入围空间站低成本货物运输系统总体方案,获得工程飞行验证阶段合 ... 宇宙探索11-06
-
太空探索的风险:宇宙辐射、极端温度、真空环境的威胁 我刚下班回到家,就迫不及待地坐到书房的电脑前,想要好好聊聊关于神舟十八号的那些事儿。咱国家的航天事业发展速度那简直像火箭一样快!这神舟十八号都成功返航了,厉害啦!可看到航天员被抬出返回舱,心里又揪了一 ... 宇宙探索11-06
-
神舟18号返回全程解析:从太空返地的每个关键步骤 2024年11月4日凌晨,神舟18号载人飞船成功返回了地球,三名航天员叶光富、李聪、李广苏安全着陆在东风着陆场。这一壮丽的航天壮举,不仅代表着中国航天技术的又一次飞跃,更是一次充满挑战与惊险的太空之旅。整个返 ... 宇宙探索11-05
-
宇宙探索与生命奥秘:从银河中心到茶杯 银河系中心是最混乱的区域。詹姆斯·韦伯太空望远镜以其前所未有的红外视角,在这一拥挤动荡的区域中发现了新的特征。这张图像展示的恒星形成区域被称为人马座C,距离银河系中心超大质量黑洞人马座A仅三百光年。照片 ... 宇宙探索11-05
-
揭秘太空里发现五具浮尸是谁? 在浩瀚的太空当中曾经发现过五具浮尸他们分别是苏联的三名宇航员格奥尔基多博罗奥夫斯基、帕克拖帕托查耶夫和弗拉季斯拉夫沃尔科夫,美国的科学家尤金舒梅克和冥王星之父克莱德威廉汤博。 苏联的联盟11号飞船在1971 ... 宇宙探索11-04
-
PandaX暗物质实验首席科学家刘江来:我们对宇宙知之甚少,探索永无止境 【环球网科技综合报道】11月4日上午,第十二届腾讯科学WE大会在成都科幻馆成功举办。本次大会汇聚了五位世界顶级科学家,他们分别是国家最高科学技术奖获得者、中国科学院院士、南方科技大学校长、清华大学教授薛其 ... 宇宙探索11-04
-
我国空间站大揭秘:宇宙探索的“中国力量” 文|乐天科技编辑|乐天科技先别急,我是今晚的导游,大家可以叫我小石头。现在就让我们仔细看看这个壮丽的工程。走进这座空间站的背后故事,它全程由我们自己独立建造,从发射到组装,再到调试,每一步都由我们独立完 ... 宇宙探索11-04
-
你有没有想过,宇宙中竟然存在着个直径达到 2.5 亿光年的超级空洞 你有没有想过,宇宙中竟然存在着一个直径达到 2.5 亿光年的超级空洞——牧夫座空洞?这巨大的虚空,难道真如一些人猜测的那样,是两个文明战争的痕迹?别急,先点个赞,现在跟你说说!!首先,我们来看看牧夫座空洞 ... 宇宙探索11-03
-
人工智能与宇宙探索,如何相互推动发展? 当我们仰望星空,对宇宙的无尽奥秘充满好奇与渴望时,人工智能正逐渐成为我们探索宇宙的强大助力,而宇宙探索的需求也在反过来推动着人工智能的发展,二者相互交融,共同开启了人类认知的新纪元。人工智能为宇宙探索 ... 宇宙探索11-03
相关文章
- 揭秘太空里发现五具浮尸是谁?
- 中国太空计划的终极目标是什么?宇宙的构造:无尽探索与阶段规划
- PandaX暗物质实验首席科学家刘江来:我们对宇宙知之甚少,探索永无止境
- 我国空间站大揭秘:宇宙探索的“中国力量”
- 【光明时评】在探索宇宙中赓续创新基因
- 神舟十八号的辉煌之旅:太空探索的中国力量,对未知宇宙的好奇
- 在探索宇宙中赓续创新基因
- 你有没有想过,宇宙中竟然存在着个直径达到 2.5 亿光年的超级空洞
- 人工智能与宇宙探索,如何相互推动发展?
- 宇宙怎么运作?探索宇宙的奥秘与规律
- 宇宙探索和天文学 的新发现
- 奥陌陌是外星飞船?天文学家:发射探测器,22年后就能追上它
- “天关”发现60强暂现天体,震撼宇宙直播!
- 中微子:宇宙神秘粒子的探索之旅
- 年轻科研者的崛起!他们在太空探索中重塑未来!真像令你震惊!
- 中国地面空间站横空出世,宇宙探索再添新利器
- 全世界都在尝试去地底捕捉中微子,探索宇宙终极秘密:思维的传递
- 宇宙是全息投影?若真如此,它是否为被创造?
- AI助力高科技:揭开宇宙探索的新秘密
- 中微子:宇宙神秘使者的探索之旅
热门阅读
-
离太阳最近的十大恒星排名,宇宙最大十大星球 04-12
-
中国十大元帅之死,多高寿而善终(林彪叛逃而死) 07-11
-
全球人口减少可能带来的六大教训和好处 07-18
-
预言2030年太阳将休眠,恐怖的千年极寒将来临 07-11
-
因果报应真实事例,做尽坏事必遭天谴 07-11