曾經(jīng)不止一次地看見過這樣的假設(shè),就是當(dāng)我們自己地登上光速飛行的飛船去外星轉(zhuǎn)上一圈,可能我們自己覺得只過了幾天甚至幾個小時,但是回家時就會發(fā)現(xiàn)已經(jīng)過去了幾十年,我們的朋友親人都已經(jīng)老了。
這種說法在很大程度生是根據(jù)“光速下時間會靜止”這樣觀點延伸出來了,這也是從相對論中提出的延伸出的極具討論性質(zhì)的話題。
那么依照這個觀點來說,光速的物質(zhì)時間已經(jīng)不存在,那么人還會繼續(xù)衰老嗎?超光速運動是不是就能實現(xiàn)時光倒流?
時間是從宇宙誕生初期隨之形成并存在的,所以在與宇宙大爆炸之前,沒有時間這個概念。在愛因斯坦的狹義相對中,他認為時間的流逝速度與物質(zhì)運動的速度快慢之間呈反比關(guān)系。
也就是說:物質(zhì)運動速度越快,在這個物質(zhì)上時間流逝的速度也就越慢。在人類看來,速度的極限就是光速。
同樣的,按照人類對時間的計算方式來看,光的速度是每秒鐘30萬公里,當(dāng)光從太陽來到地球,就需要花費8分鐘左右的時間。但是從光的視角來看,它只用了一瞬間就已經(jīng)到達地球,這是一種相對概念。
比如甲、乙兩個人一起做同一件事情,但是在固定時間之內(nèi),甲每次只能完成整體事件的50%,而乙卻可以全部完成甚至超額完成。從這個方向上說,乙的速度比甲快,所以對乙來說,時間的流速是比甲要慢的(為什么感覺和“效率”相關(guān)問題非常像?)。
因此,我們一般認為,當(dāng)物質(zhì)運動速度達到光速時,時間就會靜止下來,不再向前推動。所以才有了文章開頭那個假說。
我們常說光速是一般物質(zhì)不能達到的飛行速度極限,宇宙中除了光子,沒有其它任何攜帶信息地物質(zhì)可以實現(xiàn)光速運動。
但是我們又說:宇宙膨脹使得宇宙空間中的星系彼此超光速遠離。這又是什么意思?光速都不能實現(xiàn)的物質(zhì)居然可以跳過速度的限制,甚至直接超越光速了?這是不是違反了相對論的原理?
首先,我們來理解一下“速度”。速度指的是一個物質(zhì)在一定空間內(nèi)通過本身的運動而產(chǎn)生的位移,這當(dāng)中所花費的時間與位移的距離比例關(guān)系就是速度的大小。
這里要劃定兩個重點,一個是“物質(zhì)本身的運動”,一個是“位移”。
所以針對以上的問題,有這樣的一種解釋:星系空間的物質(zhì)超光速遠離并不是說指物質(zhì)本身的運動速度達到了超光速,而是宇宙空間膨脹的速度超過光速,使得在這個空間中的物質(zhì)相互之間的空間增大,光子的傳播需要更長的時間,等到光子傳播的速度跟不上空間膨脹的速度,那么就成了兩個天體產(chǎn)生了超光速遠離。
而空間的膨脹并不在相對論的效應(yīng)理論中,這里就沒有提到物質(zhì)本身的運動速度,因此并不違反其原理。
那么結(jié)合上面兩個觀點來看,當(dāng)速度達到光速時,時間相對靜止,那么超光速后,是不是就可以讓時間倒流?這樣來說的話,只要能達到超光速的速度,我們豈不是就可以實現(xiàn)時空穿越?或者是返老還童?
但是,這樣的假設(shè)本身是存在矛盾的。
我們剛剛的兩個例子中都說到了一個關(guān)鍵的詞語,“相對”。光的傳播速度是地球上的人類根據(jù)自己的時間流速來定義的,而光子本身卻認為自己的傳播沒有“速度”一說,是在一瞬間完成的。
而甲、乙兩人的速度效率決定了兩個人之間的相對時間利用效率,因為如果沒有對比,時間也照樣在流失,并不存在“快”和“慢”的區(qū)分。
這都是“相對”來說的時間流速差異,是參照對象的選定影響了觀測結(jié)果,和物質(zhì)的運動與靜止的相對關(guān)系類似。
同樣的,就算我們不考慮“有質(zhì)量的物質(zhì)不可能達到光速”的這一限制,假設(shè)真的實現(xiàn)了超光速飛行,那么時間是不是就倒流了?我們可以長生不老?這當(dāng)中顯然也存在“相對”的關(guān)系。
比如A的運動速度已經(jīng)達到了光速,在地球上的人看來,A的時間可能已經(jīng)停止,對于他們來說,A不會再繼續(xù)衰老;但是對于A本身來說,時間并沒有停止下來,它依舊在流失,不管是1年還是10年,該變老的還是會變老,并不會有長生不老一說。
或者根據(jù)光的傳播來說,B以光速抵達另一個星球可能用了幾分鐘,但是對于人類來說地球上卻已經(jīng)過了上千年。
而比較現(xiàn)實的問題是,物質(zhì)永遠不可能達到光速飛行,因為物質(zhì)的質(zhì)量和能量是成正比的,物質(zhì)運動速度越高,對于靜止的參考來說其質(zhì)量也就越大(具體可參考直接拿著一個球和被高速飛來的球撞擊所體會到的力或者說是“質(zhì)量”的差異),質(zhì)量越大,加速的過程就越困難,光速下的物質(zhì)質(zhì)量會增加到無窮大,所以需要的動力也就是無窮大。
但很顯然,沒有無窮大物質(zhì)和動力提供能量。所以物質(zhì)運動速度永遠不可能達到光速。
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