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一光年是時間還是距離答案是 一光年是時間還是距離( 二 )



圖:當(dāng)飛船速度無限接近于光速 , 光鐘的運(yùn)行軌跡傾斜角角度無限接近于0
如果把飛船換做為一個光子 , 擁有光速,那么它在時間運(yùn)動上為零 。它可以一瞬間到達(dá)任意地方,比如從太陽到達(dá)地球,但在地球上的人類看來卻需要8分多鐘 。實際上,不僅僅是如此,沒有時間的光子,還不算悲劇,更悲劇的是它連從太陽旅游到地球的這個過程都無法享受,無論空間間隔有多遠(yuǎn),對它來說也是0 。
尺縮效應(yīng)
體驗完地球上視角,我們再來看看飛船上的視角 。這兩者之間較大的不同是地球人相對于地球上的環(huán)境是靜止的,但飛船人相對于整個地球在動 , 所以與周圍環(huán)境產(chǎn)生了相對移動 。飛船相對周圍快速運(yùn)動,周圍環(huán)境也以同樣速度相對于飛船運(yùn)動 。
圖:地球離我而去
如果說地球上60億人口看著飛船上的光鐘走得慢,那么此刻飛船人驚呆了 , 它看到了周圍環(huán)境60億人口的鐘表,大樓上的鐘表都走的比他的快,他似乎比60億人衰老得更快!
這就是愛因斯坦說的“時空”,時間和空間本位一體,是不可分割的 。假設(shè)當(dāng)你相對一個空間靜止時,你的時間流逝是100%,突然你啟動了,你在空間中產(chǎn)生運(yùn)動時,你的時間運(yùn)動就會減?。?即時間流速變慢 。對于環(huán)境來說,因為環(huán)境相對于你在進(jìn)行空間上的運(yùn)動,所以時間上的運(yùn)動就慢了 。然而這一切是對于有質(zhì)量的環(huán)境或者飛船來說的!

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圖:曲率飛船
飛船人相對于環(huán)境高速飛行還會有另外一個影響,飛船的尺寸和運(yùn)動方向上的空間距離會收縮 。因為光速對于任意參照系的觀察者來說都是不變的 , 如果飛船的時間較慢,那么距離也要相應(yīng)的縮短 , 這樣光速才能保持恒定不變 。在狹義相對論中所有的推導(dǎo)都基于光速不變原理 。
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圖:狹義相對論公式
根據(jù)鐘慢(時間膨脹)尺縮效應(yīng)我們可以得到,速度對應(yīng)時間和長度的公式 。
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圖:時間隨速度膨脹(左圖)和長度隨速度收縮(右圖) 。
隨著飛船運(yùn)動的速度無限接近于光速,飛船的時間會無限趨近于靜止,同時空間距離會縮小到無窮小 。
光子的視角
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圖:所有的無質(zhì)量粒子,都以光速運(yùn)動 。如果一個物體以光速相對于你運(yùn)動,你會發(fā)現(xiàn)它的時鐘是靜止的 。
從上文的時間膨脹與尺縮效應(yīng),我們可以得出結(jié)果 。無論飛船如何加速,只會讓它在靠近光速的道路上越走越近,它會經(jīng)歷相對于自己更嚴(yán)重的時間膨脹、長度收縮 。但是它永遠(yuǎn)無法達(dá)到光速,因為只有無靜態(tài)質(zhì)量的物體才能達(dá)到光速 。而光子就是時間膨脹的極限——靜止 , 長度(距離)收縮的極限——一個點 。
光子沒有時間上的運(yùn)動,如果它運(yùn)動的方向標(biāo)記為X軸 , 那么X軸由于光速不變原理會收縮成一個點,即時空中沒有時間t軸,也沒有x軸,只剩下一個平面,所以宇宙對它來說是二維的,它從太陽到達(dá)地球無非就是這個二維平面的一個點 。它從一個電燈泡中發(fā)射出來,這個二維平面出現(xiàn)了一個點,當(dāng)它接觸到物質(zhì)被吸收 , 這個點消失,對于光子來說這個過程中是沒有時間流逝的,所以光子一生只經(jīng)歷兩件事“出現(xiàn)”與“消失” 。光年對于我們來說是光走了一年 , 如果你問光子它會呵呵一笑:對于我來說都是不存在的!

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