
2024-01-31 09:53 点击次数:127
速率是时辰的快进键,而光速是时辰的暂停键。当达到光速加拿大pc28预测在线,时辰静止;当跨越光速,时辰快退。
算作略这个问题,就一定算作略一个很迫切的事实:
时空是相对的,每个东谈主感受的时空会受速率影响而变得不一样(其实引力也会影响,但这里不询查)这一丝是清爽底下整个内容的前提。
当你在无限接近光速的飞船上,飞向一光年远的星球,你的时空和不雅察者的时空是孤苦的(在公式中会是两个量:t 和 t0)。
不雅察者看到你飞了一年,终于到达了盘算推算地,而你嗅觉只以前了几分钟,一下就到了一光年远的场合。
牛顿的旧时空表面觉得,时空是完全且唯独的。不管飞多快,你一个往来,跟地球上的东谈主资格的时辰应该一模一样(t=t0)。爱因斯坦告诉咱们,这是错的。但这却是最稳当直观的,亦然大部分东谈主思的边幅。
看到这里你可能会有两个问题:
1. 上头例子一光年,不是说好的光要走一年吗?咋一下就到了?
一年,是不雅察者的参考系,而你,处于接近光速的你,照旧身处另一套参考系。你们感受的时空并不一样。形成这种不一样的,是速率。
2. 为什么平淡咱们嗅觉不到彼此时空的各异?
嗅觉不到,是因为各异极小。小到跑步的你,相对静止的别东谈主每秒时辰只慢一亿亿分之一秒。
你们所处的空间系也不一样。开导的你,引力势比静止的东谈主大。但在远小于光速的情况下你皆察觉不到这些各异。
清爽了上头这些,底下就讲讲速率与时辰的关联:
把时辰拉长,如果你在无限接近光速的飞船里过完一世呢?
最劲爆的恢复是:你可能过不完这一世了……
因为还没等你过完一世,天地就照旧根除了。
在你无限接近光速的一世中,外面的寰宇可能以前了百亿年(其实远不啻,后头会讲)。
另一个劲爆的问题:如果光子专诚志的话,天地对它来说是什么嗅觉?
谜底是,它莫得时辰意见,莫得之前和以前,它的时辰在咱们看来是「暂停」的,它更莫得天地创生的感知,因为创生这个界说自身就基于时辰。
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是以加拿大pc28预测在线,如果你思进行时辰旅行,思看到天地末日的容许,最佳的主见便是驾驶无限接近光速的飞船束缚地飞呀飞。你可能才飞几天,地球就照旧根除了,才飞几个月,太阳就烧毁尽了,才飞几年,天地就迎来热寂了,才飞十年,天地就运转大松开了,二十年,通盘天地重新变成一个奇点,你也不复存在了。但通盘经由你只资格了 20 年。是以:
速率是时辰的快进键。快进度度,仅取决于你接近光速的程度。当达到光速,时辰静止;当跨越光速,时辰快退。但达到和跨越光速是不可能的,咱们只可无限接近光速。这变相施展两个事实:
1. 咱们的存在,离不开时空;
2. 弗成「回到以前」,只可「回到未来」。
是以,光速和时辰最信得过的关联便是:光速是时辰的暂停键。
是以,你策马奔腾、与东谈主分享东谈主世富贵其实是在依技巧的快进键,只不外这个程度相配相配渺小,你完全察觉不到。但当你策马奔腾的速率越来越接近光速的时候,这个变化就深远了,不错说相配庞杂。庞杂到什么程度?
那么蓦然杀出第三个劲爆的问题:以光速开导的飞船,飞船里面的时钟清楚,刚好早上 9 点整从地球开拔(无加快,一刹光速),问:到达一光年远的星球上时是几点?
谜底是早上 9 点整。
飞船里面的东谈主完全无自知地就照旧到了盘算推算地了,你以为还没开拔,试验照旧到了。你意志飘忽的刹那,在莫得时辰的虚无里可能是不朽,可能是弹指一挥,二者莫得分歧。你意志空缺的那逐个刹,便是资格了这种不朽或刹那的虚无。而不雅察者则结结子实过了一年。
这是极限情况:速率=光速。它意味着非论多远的距离,对你来说,不需要时辰就能到达。这变相施展第三个事实:
3.在无限接近光速时(没达到光速),去再远的场合,皆是刹那间(纳秒级),而不雅察者可能经过了 100 亿年。这种接近程度越高,越倾向于不需要时辰,试验所花时辰就越接近零。
是以,当咱们无限接近光速的时候(99.99999999999999999999999999%),哪怕去 10 万光年远的场合,耗时亦然纳秒级的。而不雅察者,很悲剧地等了你 10 万年……不错说相配望眼将穿了。(后头特别学解释,试验情况远远比这个比例恐怖。)
星际穿越里的桥段,男主率领队员去巨浪星球,一个往来花了几十分钟,讲究后,留守的老黑早照旧须发皆白,他说:「我苦苦等了你们 23 年……」
列一个公式和群众不绝施展:
狭义相对论慢钟效应公式。
t 是开导参考系时辰,t0 是静止参考系时辰(不雅察者),v 是开导者速率,c 是真空光速。
不错看出四点:
1.当 v 远小于 c 时,t 险些等于 t0,各异不错忽略不计,是以你嗅觉不到。这恰是地球上发生的一切。牛顿时空表面体现的也便是这种情况。
2.当开导速率 v 无限接近 c 时,非论不雅察者 t0 多大,开导者资格的时辰 t 皆趋向无限小。这便是为什么天国方一日,东谈主间已千年。
3.当 v=c 时,非论 t0 资格多久,t=0,也便是开导者的静止时辰。这不允许发生。
4.当 v>c 时,非论不雅察者 t0 怎样,开导者的时辰 t 皆是个虚数,对应了空间一丝。相似不允许发生。
计较一些数据,让你直不雅感受:
如果以光速的 99.999……%(极少点后头精准 13 个 9)航行一光年的的距离,开导者感知所花的时辰是 1.41033 秒。可见差距何等大。你在飞船里面眨了一下眼就到了。你形体细胞的弃旧恋新就仅仅经过了这 1.41033 秒,而不雅察者则看你飞了一年时辰。
时辰对比:1 年 VS. 1.41033 秒。
那如果接近光速的 99.999……% 呢?(极少点后头 20 个 9)
那将是:时辰对比:100 万亿年 VS. 6.307 秒
也便是说:100 万亿光年的距离,你在里面嗅觉只飞了 6.307 秒就到了。不雅察者看你飞了 100 万亿年,而你在里面只过了 6.307 秒,等你到的时候,不雅察者早已连灰皆不剩了。是以,「六合武功唯快不破」是谈理啊!
是以:如果你以这个速率航行,你概况一秒皆飞不到,天地就消一火了!(天地于今才 140 亿年历史。)
另外,有东谈主质疑说,电影里时辰变慢是因为黑洞,不是速率啊。是的,你很冰雪智谋。这篇咱们接洽的主如果速率对时辰的影响。事实上,引力形成的空间曲率变化也会将时辰变慢,而这种变化相似只在引力相配庞杂的时候才会很深远。而黑洞便是这类。试思这么一个画面:你飘摇在黑洞的安全区周围,看着你的同伴被引力拉向黑洞,通盘经由会是何如?
谜底是:你会看到它越来越慢、越来越慢,最终静止在黑洞视界。其实他还在加快开导,仅仅你始终看不到。因为时辰和光被拦截在黑洞视界,整个掉进黑洞的物体,影像皆会被存在视界上,成为不朽。
是以黑洞并不一团全黑,它通常有一个相配「亮」的指环,那是吸汲恒星盘的「余光」。这个亮,不一定是可见光,而是高能发射。(请参考霍金发射表面,黑洞视界上能量依然不错逃遁,会有玻尔兹曼涨落的正负粒子对,一个吸入视界,一个逃遁,总量守恒。)
以上主要讲的是光速和时辰。
另外解释一下对参考系的猜疑。
第一个问题便是:以接近光速开导的东谈主和不雅察者应该是一个时辰嗅觉才对啊,不雅察者看他走了一年,他我方也应该嗅觉走了一年啊。
上文说到了,这是牛顿的旧时空表面,它的实质便是觉得时空系是唯独的,每个东谈主资格的时辰感是一样的。但是这是不合的,时空系(或者惯性系)是相对且不惟独的,每一个速率不一样的物体,那时辰感皆是不一样的,只消当速率各异接近光速的时候,这种不一样才会相配深远,不然你险些察觉不到。
举个例子:
这个例子其实就在你身边,GPS 定位。卫星高速开导带来的时辰变慢(其实还包括引力效应形成的时辰变慢,这里不询查),概况是每秒比大地采纳站慢一千亿分之八秒,很渺小很渺小。但是,就这一千亿分之八秒的时辰变慢,会让导航畸形偏离 400 米操纵。是以卫星的时钟皆要东谈主为调快一千亿分之八秒,也便是一年要快千分之三秒,这么你才调精敬佩位。
临了一个问题:
为什么有质地的物体弗成达到和跨越光速?
因为当物体迟缓接近光速,浪掷的能量将成指数增长,且物体自身动态质地 M 会变得越来越大(参考爱因斯坦相对论方程和质能方程,这里不贴了)。如果达到光速,浪掷的能量和动态质地 M 皆将无限;如果跨越光速,将运转浪掷负能量,而这对咱们来说皆是不可能的。故,无法达到和跨越光速。
那么蓦然袭来第四个劲爆的问题:
如果一个有质地的物体真达到了光速,自身动态质地 M 也变得无限大,会带来什么末端?
恢复之前,当先你要认识的是,动态质地 M 不等于静质地,它是数学的等效,更信得过地说,它其实便是能量的另一种发扬(质能方程告诉咱们,质地和能量其实是一趟事,两种发扬体式驱散)。
那么会带来什么末端呢?
谜底是这个物体将具有无限的能量。它的动质地可能形成庞杂的引力势阱,大到无限。那是什么?
没错,是黑洞!
是以,天地从各个方面很玄妙地松手了你达到光速。玄妙得有点像想象好的一样……
那么终极劲爆问题来了:
谁想象的?
如果东谈主类能达成接近光速航行,那飞船里是不需要大型维生系统的(比如齐备的生态链)。因为就算飞几光年、上百光年远也就刹那间的事,带上袖珍维生系统以应酬巧合就行了。
是以有些科幻片的飞船里想象有大型生态链,致使有丛林,然后飞船又是光速航行的,那就很不硬科幻了。因为曲率引擎也莫得加降速的意见,更莫得工质引擎的加快感,是以并不需要丛林那么夸张的维生系统。去半东谈主马座,带个士力架、一瓶农夫山泉有余跑个往来了。
可能我说的是歌者漂后,三体漂后另说……扯远了。