
简略的答案是这样的,光子以光速飞翔,那么关于光子来说,它从太阳外表抵达地球,然后被咱们的眼睛或许探测器接纳,这整个进程在光子眼里便是瞬间发作的。关于光子来说,它底子没有体验到从太阳到地球的这段游览进程,因而它底子没有感触到时刻消逝,换句话说,从光子的视点来看,从它诞生到被吸收是一会儿完结的。
但在咱们地球上的调查来看来,光子从太阳外表到地球需求约8分钟的时刻,从天狼星到地球需求8.6光年,从悠远的星系究竟地球需求数十亿光年,但这些间隔对光子来说都是瞬间的抵达的。相同的,假如咱们人类能像光子相同以光速游览的话,那么在咱们的眼里,不论多远的间隔都会被压缩到一个点上,而咱们究竟目的地也是瞬间完结的。为何会这样呢?
在受牛顿肯定时空分配的低速实践国际中,咱们很难去幻想一个以光速游览的物体,在它的眼里会看到什么。由于在实践国际中有质量的物体都受到了世界极限信息传递速度的约束,由于任何有质量的根本粒子都包含了信息,所以这些粒子都有必要在低于真空中光速的速度下运转。
假如咱们想要将根本质量粒子加快到光速,就需求无限的能量,而咱们世界中的能量是有限的,所以不单单是咱们人类无法发明光速粒子,就连世界中十分强壮的“粒子加快器”,例如:黑洞物质喷流、伽马射线暴、超新星迸发这样的高能量事情,也无法发明出光速或许超光速粒子。
尽管咱们无法经过直接观测的手法去调查超光速今后会发作什么?可是咱们有很好的理论可以告知咱们一个超光速的物体会发作什么!
在牛顿的时空观里,时刻和空间是两个孤立且肯定不变的事物,万物在空间这个大布景或大舞台上运动,空间不能改动物体的运动状况,反过来物体的运动状况也不会改动空间的形状或许结构;而时刻是万物在空间中运动改变的进程,速度是万物在时刻上改变快慢的物理量。时刻跟空间相同,对任何运动状况下的调查者都以相同的速度消逝。
由于牛顿的时空观很契合咱们在日子中所看到的现象,例如:你每天上学,从家里到校园步行需求走8分钟,当你抵达校园时,在教室里的停止不动的教师也会以为你花了8分钟来到了校园,你们的手表都过了8分钟,你们也都老了8分钟。这一点在咱们的日子中是肯定的真理,毋庸置疑,因而牛顿的时空观就统治了人类尽三个世纪。
假如牛顿的时空观契合世界的实在状况的话,那么光速有限且稳定这个真理就会呈现一些显着的反常问题。牛顿说,任何调查者下的时刻都以平等的速度消逝,也便是说不论远在何处的调查者所阅历的时刻都是相同的,并且世界中发作的任何现象,在任何地方的调查者都是同时发作的。但实在的状况并不是这样的,例如:你拿一个手电筒在某一时刻翻开,照向1光年远的调查者,假如远处的调查者想要和你同一时刻看到翻开的手电筒,那么光就有必要是瞬时抵达。
但实践的状况是,光速是有限的速度,因而在不同方位和运动状况下的调查者看同一件事物的话,那么它们的同时性便是相对的。假如任何运动状况下的调查者时刻的消逝速度是相同的,那么光速就不是稳定的值,而是要契合简略的速度叠加原理。为什么呢?
这一点也很好了解,就要说到咱们常说的光钟,看上图,一个光钟在运动状况和停止状况下,光子走过的途径显着不同,停止状况下光钟里的光子显着途径短;而运动起来的光钟光子走过的途径要长了许多。那么要想使得两个光钟的时刻消逝速度相同的话,那么运动起来的光钟里的光子速度有必要更快,才能在短时刻内走完更长的途径。
所以说,一切的问题都出在了光子的速度是否是有限的,相关于任何运动状况下的调查者是否是稳定不变的。只需光速是一个有限且稳定的值,那么咱们日子的世界就不契合牛顿的肯定时空观。关于光速的问题,咱们人类在历史上进行了很多的探究和丈量,尤其是到了20世纪,咱们不只精确的丈量出了光速,并且经过迈克尔逊莫雷试验,也让咱们咱们都知道了不只光传达不需求介质,而光速相关于任何调查者不论何时何地都是稳定不变的。
依据这个定论,1905年爱因斯坦就顺势依据以上的思路提出了狭义相对论,为咱们人类重塑了时空观,他告知咱们:时刻和空间是一个具有弹性的全体,并且会依据事物运动的状况发作显着的改变,时刻胀大效应和尺缩效应的底子原因便是由于在咱们的世界中光速是一个有限且稳定的值。
假如咱们将时空看作一个全体的话,就很简单了解时刻胀大效应,其实世界中的任何事物都一直在时空中以稳定的速度运动,假如一个事物在空间中运动速度为0的话,那么它就在时刻中以正常的、稳定的速度运动,当一个事物在空间中发生了速度的话,那么它就会在时刻的行进速度上往空间方向发生一个重量,导致了事物在时刻中的运动速度变慢。
假如一个事物是空间中的运动速度抵达了光速,那么它就在时刻中的运动速度为零,也便是文中最初所说的光子的状况,光子在空间中运动速度为光速,那么它就感触不到时刻的消逝。一个感触不到时刻的事物,那么在它面前就没有所谓的速度和间隔一说,在它眼里,想去任何地方都是瞬间即达,但在外部的调查者来看尽管它的时刻为零,可是相同会阅历以光速游览的进程。
因而,假如人类可以以光速游览,那么咱们就会感触不到时刻的消逝,没有时刻那么去往任何地方对咱们来说都是瞬时的。可是在外部的调查者看来,你仍是会阅历绵长的旅程,去往数十亿光年之外,等咱们回来地球时,或许咱们只觉得是一会儿,但地球现已阅历了数十亿年。