sponsored links

如果你能以光速飛行,是不是意味著長生不老?

假設一個光子在太陽上誕生後就徑直奔向地球,經過8分鐘多的旅程到達地球,被一片樹葉吸收了,參與光合作用變成了化學能,這個光子的生命也就結束了。在我們地球上的人看來,這個光子的生命就是這8分鐘多時間。但其實光子自身的體驗是:從出生開始,原地坐著不動,時間一點沒過,生命就結束了。也就是說,它還不知道自己怎麼死的,就死在了出生的時刻。這就是光子悲催的一生。

如果你能以光速飛行,是不是意味著長生不老?

其中涉及到兩個時空點:一個是光子在太陽上誕生的那個時空點,記為A,另一個是光子在地球上生命結束的時空點,記為B。所謂時空點,就是指定空間座標和時間座標的一個點,這種點具有絕對的意義。AB兩個時空點的總時空距離為0。在地球上看,AB兩個時空點之間既有空間距離,又有時間距離,是空間距離和時間距離相抵消了,所以造成總時空距離為0。因為兩個時空點之間的總時空距離在任何慣性系下都是不變的,而在光子參考系下看,AB兩點間的空間距離為0,因此,在光子參考系下,AB兩點間的時間距離也為0。所以,光子誕生時的那個時空點,和光子生命結束時的那個時空點,在光子參考系下的空間距離和時間距離都是0。因此,光子誕生後,自己的體驗就是:原地坐著沒動,時間也一點沒過,生命就結束了。夠悲催吧?

再說幾點疑問。

首先,要達到光速,我們自己的靜止質量必須為零。這就是說,我們的肉體是不可能達到光速的。因為按照質速關係公式,一個靜止質量大於零的物體,運動速度趨向於光速時,質量趨向於無窮大。

其次,靜止質量為零的東西(比如光子)以光速運動時,它的質量是大於零的,這個質量是運動時的質量。這個以光速運動東西,在外界看來,可以風光無限,進行很多旅行。比如我們看到幾億光年之外的一顆星星,實際上就是光子從幾億光年之外來到地球。在我們看來,它進行了長達幾億年的長途旅行,不光走的路程長,活得也夠長的。但是,在這個光子自己看來,它出發的時刻,跟它到達地球的時刻,是同一個時刻!時間一點沒過,位置也一點沒動,當下就死了。不同慣性系下的時間和空間不同,在光子參考系下,光子自身的體驗就是一出生就死去。而地球則是從無窮久遠的過去,無窮遠的地方,以光速運動了無窮久的時間,才到達光子這裡。地球到達光子這裡時,光子出生並死亡。而光子的母親(某恆星)則從光子誕生並死亡的時刻出發,遠離光子而去,以光速運動了無窮久的時間,運動到了無窮遠的地方。這就是光子參考系下的世界。

這是狹義相對論的結論,是用洛倫茲公式計算出來的結果。光子參考系就是這麼特殊而怪異。

澄清一個常見的誤解:

●問:我以光速遠離地球1光年,我比地球年輕一歲。在我的參考系下,地球遠離我一光年,所以地球比我年輕一歲,為什麼會這樣?

●答:對狹義相對論的誤解都是由字面理解造成的,所以一定要畫出時空圖來,用洛倫茲公式具體計算時空點的空間座標和時間座標。

如果你能以光速飛行,是不是意味著長生不老?

如上圖所示,“我以光速遠離地球運動了1年”這句話涉及到三個時空點:出發時的時空點A,空間座標和時間座標都是0;一年後的地球,記為時空點B,空間座標為0,時間座標為1年;1年後的你自己,記為時空點C,空間座標為1光年,時間座標為1年。這都是地球參考系下的座標。

時空點是具有絕對意義的。同一個時空點在不同的慣性參考系下具有不同的時間座標和空間座標,透過洛倫茲公式來進行換算。可以用平面解析幾何來做類比。平面上每一個點的存在都具有絕對意義,但是它在具有旋轉關係的兩個不同座標系下的座標不同。洛倫茲公式的地位就類似於平面解析幾何中的座標系旋轉變換公式。

在地球參考系下,時空點B和C位於同一時刻。也就是說,在地球上的人看來,時間過了1年,你這個光子也運動了1年。

但是,在你這個光子參考系下,B和C這兩個時空點位於不同時刻!具體講,在你自身參考系下,C和A這兩個時空點是重合的,而B這個時空點位於無窮久遠的未來,空間上位於空間座標軸負方向無窮遠處。也就是說,在你看來,地球相對於你以光速運動,並且要運動無窮久的時間,運動到無窮遠的地方,才到達時空點B。

因此,在地球參考系下,你比地球年輕1歲,是對的。這是因為在地球參考系下,B和C位於同一時刻,地球人從時空點A運動到B,過了本徵時間一年,你從時空點A運動到C,過的本徵時間是0。所謂“本徵時間”,就是以自身為參考系時,自身所度過的時間。

但是後一句話“在我的參考系下,地球遠離我1光年,所以地球比我年輕1歲”是錯的!在你這個光子參考系下,時空點C和A重合,時間一點沒過,而時空點B位於無窮久遠的未來。所以你要和哪個時空點進行比較?當然是和同時刻的時空點進行比較。而你的時間一點沒過(C和A重合),所以與你同時刻的地球人仍然位於時空點A。你和地球人的時間都是一點沒過,誰也不比誰年輕。

如果你的運動速度不是光速,而是接近光速,比如0.9999倍的光速,那麼就是時鐘佯僇問題了。如下圖所示。

如果你能以光速飛行,是不是意味著長生不老?

此時,在你自身參考系下,時空點B不是位於無窮久遠的未來,而是位於有限遠的未來,空間上也不是位於空間座標軸負方向無窮遠處了,而是位於空間座標軸負方向有限遠處。在你自身參考系下,時空點C也不再和時空點A重合了,而是位於點A上方0.014年處(縱軸為時間軸),也就是說你的本徵時間過了0.014年。在你自身慣性系下,B和C仍然處於不同時刻。與C處於同一時刻的地球所在時空點記為D,換算到地球慣性系下,D位於0.014×0.014年的時刻。也就是說,在你自身慣性系下,地球在遠離你運動,速度大小也是0.9999倍光速(但方向是負的),運動了0.014年,到達時空點D,地球過的本徵時間是0.014×0.014年。因此,在地球人看來,你過的時間慢;在你看來,地球人過的時間慢。並不矛盾,因為同時性不一樣,比較的是不同的時空過程。地球人比較的是AB和AC兩段時空過程,你比較的是AC和AD兩段時空過程。

分類: 文化
時間: 2021-12-04

相關文章

這些“老師經典語錄”,總有一句你聽過
在你印象中 老師常說的一句話是什麼呢? 是"奇變偶不變,符號看象限" 還是"再講兩分鐘就下課"? 下面這些"老師經典語錄"中 總有一句你聽過 ...

中考雖然結束了,但是知識積累不能停!人民日報精選12類100句經典詩句

中考雖然結束了,但是知識積累不能停!人民日報精選12類100句經典詩句
中考已經結束了有一段時間了,同學們在家是不是已經開始了愉快的假期生活了呢,沒有課業的壓力,也沒有暑期作業,是不是就可以放飛自我了呢?其實中考雖然結束了,但是對於整個人生的學習之旅,才剛剛開始.就比如, ...

學習偉大!庫茲馬轉發喬丹經典語錄:要成功 先自私

學習偉大!庫茲馬轉發喬丹經典語錄:要成功 先自私
直播吧9月20日訊 今天,奇才球員庫茲馬更新了Instagram Story,轉發了一則傳為喬丹的經典語錄. "要成功,先自私,否則你將一無所成.但一旦你已達到了自己的最高水平,你要開始無私 ...

卡耐基20條經典語錄:成為強大的自己就要看透《人性的弱點》
戴爾·卡耐基,被譽為是20世紀最偉大的心靈導師和成功學大師. 戴爾·卡耐基 1888年11月24日出生於美國密蘇里州,美國現代成人教育之父,心靈導師,美國著名的人際關係學大師,西方現代人際關係教育的奠 ...

「我要代替月亮懲罰你!」10句經典美少女卡通的「變身臺詞」.

「我要代替月亮懲罰你!」10句經典美少女卡通的「變身臺詞」.
各位七.八年級的少女們請站出來-相信大家小時候都曾經有過「變身夢」,那時候的少女卡通大多類似於<美少女戰士>的型別,都是美少女卻有著無限魔法或是公主身份,總是擁有一樣神器可以變身,最重要的 ...

全職媽媽帶娃的經典語錄
很多人以為全職媽媽很輕鬆,帶帶孩子,做做家務,實際上全職媽媽真的是世界上最辛苦最累的,希望大家多多照顧全職媽媽噢,她們更需要用更多的愛和耐心來愛護. 1.娃是我生的,夜是我熬的,奶是我喂的,尿片是我換 ...

99句經典愛國詩詞,每個人都應該讀一讀

99句經典愛國詩詞,每個人都應該讀一讀
中國人一直有家國的觀念, 愛家.愛國, 心存家國,立身立德. 一百句愛國詩詞, 哪一句打動你了? 世間無限丹青手,一片傷心畫不成. --高蟾<金陵晚望> 黃沙百戰穿金甲,不破樓蘭終不還. ...

每日一句英語
I dreamed a lot when I was a child , but now I just want to get rich overnight. 語句特點如下: dreamed 為 動詞 ...

《二十四史》濃縮成二十四句經典,發人深省

《二十四史》濃縮成二十四句經典,發人深省
01 義感君子,利動小人.--<晉書·符登傳> 道義可以感動君子,利益可以打動小人. 君子喻於義,小人喻於利.不同的人有不同的品格,不同的訴求.對君子曉以大義,對小人用利益誘惑.對待不同的 ...

于謙經典語錄,幽默之中藏著人間煙火

于謙經典語錄,幽默之中藏著人間煙火
01 愁眉苦臉是一天,快快樂樂,也是一天.都是來世上走一遭,咱們幹嗎不樂樂呵呵,非得擰著眉毛.瞪著眼,讓別人瞧著不痛快,自己也不痛快呢? 02 老北京人,講究的是個禮兒,嘴裡塞得滿滿當當,看見街坊鄰居 ...

《萬水千山走遍》書裡的經典語錄
1.誰喜歡做一個永遠漂泊的旅人呢.如果手裡有一天提著屬於自己的泥土,看見青禾在晴空下微風緩緩生長,算計著一年的收穫,那份踏實的心情,對我,便是餘生最好的答案了. 2.那一輛輛叫做"青鳥&qu ...

中國各大姓氏祖訓,你的祖訓是什麼?

中國各大姓氏祖訓,你的祖訓是什麼?
端蒙養.重家教一直以來都是中華民族的優良傳統.所以每一個姓氏都有屬於自己的祖訓,那是歷代祖先對子孫的教誨. 有的祖訓可成書,有的則只是短短的幾句話,但這都是一個家族傳承不可缺少的部分. 這些祖訓,從精 ...

最好的家風:忠厚傳家久,詩書繼世長

最好的家風:忠厚傳家久,詩書繼世長
什麼是家風? 家是家庭,風是風氣.一家之風,世代相傳. 清朝的張澍在<姓氏尋源>說: "參天之樹,必有其根:懷山之水,必有其源." 一個人最早的教育,來自家庭.而性格的 ...

紅寶石劉德海:從文化入手尋求企業長青之道

紅寶石劉德海:從文化入手尋求企業長青之道
技術迭代日新月異的數字化時代,商業環境變幻莫測,加劇了家居行業快速整合和優勝劣汰.如何在市場大潮中打造自己的"定海神針",讓企業長盛不衰?紅寶石窗簾牆布董事長劉德海的答案是:以企業 ...

他是許世友最敬佩的人,一生戎馬卻從無敗績,人稱常勝將軍

他是許世友最敬佩的人,一生戎馬卻從無敗績,人稱常勝將軍
大家好 歡迎收看詹史 對於我國的十大開國元帥 這些都是我們家喻戶曉的人物 可是要說起在開國將軍當中誰是最勇猛的人 那麼一定有很多人會想到許世友大將 無可厚非許世友將軍確實是一個能征善戰的虎將 可是還有 ...

對印反擊戰,中印犧牲的最高軍官,中國大尉營長,印度是何級別?

對印反擊戰,中印犧牲的最高軍官,中國大尉營長,印度是何級別?
1962年,10月2日,尼赫魯公開聲稱,印度要用"軍事力量"來對付中國,以解決中印邊界問題.12日,下令軍隊,要求印度軍隊把中國軍隊從"被侵佔的"領土上&quo ...

那個外號“法外狂徒”的大學教授,將網紅的本質,展現得淋漓盡致

那個外號“法外狂徒”的大學教授,將網紅的本質,展現得淋漓盡致
文|小田老師談教育,用心創作,版權歸筆者所有,歡迎轉發.收藏.分享. 引言 很多人說:自媒體時代,沒有懷才不遇!聽著很有道理,但又有多少人擁有足夠的才能可以乘風而起呢? 從校園裡湧現出"五大 ...

探秘青州不夜城那些網紅打卡地

探秘青州不夜城那些網紅打卡地
今天小編就帶你探秘 青州不夜城--網紅娛樂打卡篇 跟上小編的腳步 帶你繼續探秘青州不夜城 各種網紅娛樂打卡即將襲來 你準備好了嗎 Part 01水幕鞦韆 鞦韆簡直是每個人童年的最愛 但是你坐過水幕下的 ...

港片中那些經典反派,有些讓人恨得牙癢癢,有些則讓人又愛又恨

港片中那些經典反派,有些讓人恨得牙癢癢,有些則讓人又愛又恨
上世紀80年,在香港的無線訓練班裡,演員們被告知儘量不要出演反派,因為會影響演員的戲路.所以那時候從訓練班出來的劉德華.周潤發.梁家輝等大腕兒幾乎都沒有出演過反派,只有那些混的不太好的才去演反派. 然 ...

那些著名的足球梗,你知道是怎麼來的嗎?“退錢”成經典

那些著名的足球梗,你知道是怎麼來的嗎?“退錢”成經典
雖說中國足球不怎麼樣,但中國的球迷卻是非常優秀的,都說群眾的智慧是無窮的,足球在國內興起這麼多年,球迷們創造了無數關於足球的段子,在球迷圈廣為流傳,為人們津津樂道. 今天就為大家帶一些著名的足球梗,你 ...