在光速和亞光速世界,參照系的選擇很重要。題目中,你以光速飛行離開地球,一分鐘后返回地球,這里的“一分鐘”應該是你的“本征時間”,也就是你自己感受到的時間,而不是“地球時間”,否則就沒有討論的必要了。
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還有一點,無論如何你都不能以光速飛行,愛因斯坦的狹義相對論早就表明了,任何具有靜質量的物體速度都不可能達到光速。所以這里就假設你以無限接近光速的速度飛行。
根據狹義相對論的時間膨脹效應,速度越快,時間就越慢,當你的速度無限接近光速時,時間就會趨于停止。也就是說,你的一分鐘相當于外部世界無限長的時間。
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這就意味著,你經歷的一分鐘,在你看來時間很短,不就是60秒嗎?殊不知在這短短的60秒時間里,世界已經發生了翻天覆地的變化。地球時間可能過去了幾千年,幾萬年,甚至更長的時間,這取決于你的速度到底有多接近光速。
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所以,不要小看這短短的一分鐘,只要你速度足夠快,你在這一分鐘時間里不但看不到自己的家人,甚至不可能再返回地球,因為等你返回地球時,你會發現地球已經不存在了,早已經毀滅了,因為地球時間可能過去了幾十億年之久。
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甚至,在這短短的一分鐘時間里,你會見證宇宙的毀滅,只要你速度足夠快,宇宙時間就可能過去無限久,直到宇宙毀滅。
這就是愛因斯坦的狹義相對論中時間膨脹效應的具體表現,速度越快,時間流逝就相對越慢。
狹義相對論是建立在兩大公設基礎上的,其中一個非常重要的公設就是光速不變原理,狹義相對論中的時間膨脹效應,尺縮效應等都是基于光速不變原理推導出來的。
何為光速不變原理?并不是指“光在真空中的速度為每秒30萬公里”,而是指在任何情況下,任何參照系和運動狀態下,真空中的光速都保持每秒30萬公里不變。
舉個例子,我靜止在地面上不動,你以0.99倍光速追趕一束光,在我眼里,你與這束光的相對速度是多少呢?
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你可能會回答0.01倍光速,也就是光速減去你飛行的速度,我們平時計算相對速度時都是這樣計算的。
但事實并非如此,在我眼里,你與那束光的相對速度仍舊是光速。這就是光速不變原理,光速就是如此霸道,保持絕對不變。
而速度與時間和空間息息相關,如果光速保持絕對不變,意味著空間和時間必須做出相應改變,只有這樣才能保證在任何情況下,光速都絕對不變。
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那么,時間和空間到底該如何改變呢?具體就表現為時間膨脹效應和尺縮效應,兩個效應是等價的,也是同時出現的,因為時間和空間是有機的整體,兩者不可分割。
能夠看出,光速不變原理其實是四維時空的固有屬性,只要在四維時空里,光速就是不可超越的,光速也是恒定不變的,與參照系的選擇和運動狀態無關。
要想突破光速的限制,只有一個辦法,逃離四維時空。至于最終會到達那里,沒有人知道。
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總之,速度的確會影響到時間流逝,理論上講,任何人對時間的感受都是不一樣的,只是由于我們生活在低速世界,很難直觀地感受到時間的差異,只有來到亞光速世界,才能明顯感受到速度對時間的影響。
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