光速是現(xiàn)在已知宇宙中最快的速度,大約為30萬(wàn)km/s(其精確值為299792458m/s),可能當(dāng)很多人一眼看見(jiàn)的時(shí)候,對(duì)這個(gè)數(shù)字并沒(méi)有多大感受,如果換種說(shuō)法來(lái)看:
光速飛行大概每秒鐘能夠繞地球7圈半,這樣是不是很明顯就能對(duì)比出來(lái)光速的快了,在如此快的速度下,會(huì)發(fā)生什么呢?或者說(shuō)達(dá)到光速會(huì)看見(jiàn)什么?
從138億年前宇宙大爆炸后的第一縷光出現(xiàn),光速就是以這個(gè)速度傳播,之后人類(lèi)通過(guò)不斷地探索,漸漸掌握了其規(guī)律,并測(cè)量出了光速的精確速度。
而在歷史上記載中,恩培多克勒是最早發(fā)現(xiàn)“光速有限”的人,對(duì)此,他認(rèn)為光是一種運(yùn)動(dòng)的東西,運(yùn)行需要時(shí)間。但亞里士多德卻認(rèn)為,“光是因某物的存在所致,而不是一種運(yùn)動(dòng)的東西”。
然后亞里士多德在恩培多克勒和歐幾里得研究的基礎(chǔ)上推出了“發(fā)射理論”,即視覺(jué)是眼睛發(fā)射光線所產(chǎn)生的,只要睜開(kāi)眼睛就能看到,并在1021年海什木的著作《光學(xué)》中推翻了當(dāng)時(shí)的發(fā)射理論,談及物體的光線進(jìn)入人的眼睛,人才產(chǎn)生了視覺(jué)的“進(jìn)入理論”。
接著到了1629年,荷蘭科學(xué)家以撒·貝克曼用肉眼觀測(cè)大炮的閃光在大約一英里(1.6千米)外一面鏡子反射回來(lái)為依據(jù),開(kāi)始了對(duì)光速的測(cè)量。
當(dāng)然,結(jié)果不盡人意,從這個(gè)實(shí)驗(yàn)中并不能得出確切的結(jié)論。又過(guò)了幾年,意大利科學(xué)家伽利略也做了測(cè)量光速的實(shí)驗(yàn),而他得出的結(jié)論是,就算光速是有限的,它也肯定快到不可思議的程度。
這時(shí)候,丹麥天文學(xué)家羅默心想,如果伽利略一開(kāi)始就想到用星星測(cè)量的話,那對(duì)于他來(lái)說(shuō)可是手到擒來(lái)啊!可當(dāng)然的伽利略可能也就是一時(shí)興起研究一下光速,沒(méi)有打算深入研究。
正好羅默當(dāng)時(shí)就職于巴黎天文臺(tái),很快他發(fā)現(xiàn)地球最接近木星時(shí),木衛(wèi)一的公轉(zhuǎn)周期是42.5小時(shí),而地球遠(yuǎn)離木星時(shí),木衛(wèi)一從陰影中出現(xiàn)的時(shí)間會(huì)比預(yù)測(cè)的時(shí)間越來(lái)越晚。
通過(guò)以上敘述,羅默認(rèn)為,從木星發(fā)出的光速是有限的,以太陽(yáng)系為參0考系,設(shè)光的速度為C,木星每42.5小時(shí)發(fā)出的木蝕光信號(hào)在參考系標(biāo)明后,就能計(jì)算出,相鄰紅點(diǎn)的距離為L(zhǎng)=42.5小時(shí)乘以光速C。
到了1704年,牛頓在著作《光學(xué)》中描述了羅默對(duì)光速的計(jì)算,并算出光從太陽(yáng)到達(dá)地球需時(shí)“七至八分鐘”(實(shí)際數(shù)值為8分鐘19秒)。
人類(lèi)目前制造出的最快飛機(jī)是美國(guó)的X-43A超高音速無(wú)人偵察機(jī),當(dāng)時(shí)實(shí)驗(yàn)的時(shí)候,X-43A的沖刺階段達(dá)到了9.8馬赫的速度,也就是11000km/h,這會(huì)個(gè)速度也是非常快的,只需要6分鐘就能夠從北京飛到上海。
還有早在1977年發(fā)射的旅行者1號(hào),速度也達(dá)到了每小時(shí)68000公里,作為人類(lèi)目前飛行距離最遠(yuǎn)的飛行器,到現(xiàn)在為止,它已經(jīng)飛行到了距離地球200多億公里處。
雖然以上這兩個(gè)速度與地球上其他物體的飛行速度相比,已經(jīng)非??炝耍@些都不是地球上最快的,目前,人類(lèi)研究出最快的飛行器為帕克太陽(yáng)探測(cè)器,速度高達(dá)了938萬(wàn)km/h。
看似不可思議的飛行速度,也只是達(dá)到了光速的0.0003%,而這卻是人類(lèi)制造出的已知最快的飛行器。人類(lèi)制造出的飛行器大多數(shù)都是需要燃料飛行的,如果使用燃料使飛行器加速飛行,那么一艘加滿燃料重20噸的飛船,根據(jù)質(zhì)能轉(zhuǎn)換公式,飛船想要達(dá)到光速就需要無(wú)窮大的能量,這樣恐怕整個(gè)地球的能量都不夠,明顯也不太現(xiàn)實(shí),這也是我們達(dá)不到光速的原因。
我們現(xiàn)在看到的太陽(yáng),其實(shí)是8分19秒之前的太陽(yáng),是太陽(yáng)和地球之間的距離除以光速得到的。
以光速運(yùn)動(dòng)的光子是沒(méi)有時(shí)間概念的,因?yàn)樗鼤?huì)在同一時(shí)間到達(dá)宇宙內(nèi)的任何地方,對(duì)于光子來(lái)說(shuō),宇宙中的任何天體和物體都處于同一平面,因此在光子的世界里,時(shí)間可以說(shuō)就是靜止的。
因此不管是從哪里來(lái)到地球的光子,對(duì)于沒(méi)有時(shí)間概念的它們來(lái)說(shuō)都是一瞬間的事情。人類(lèi)之所以擁有時(shí)間這一概念,只是因?yàn)榈退龠\(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的限制造成的。
根據(jù)愛(ài)因斯坦的狹義相對(duì)論,我們知道,任何有質(zhì)量物體的速度都不可能達(dá)到或者超過(guò)光速。而相對(duì)論的推論之一就是質(zhì)增效應(yīng),對(duì)于質(zhì)量大于0的物體,隨著該物體的運(yùn)動(dòng)速度的不斷增加,質(zhì)量會(huì)呈指數(shù)式暴漲,當(dāng)物體接近光速時(shí),質(zhì)量也將會(huì)變得無(wú)窮大。
舉個(gè)小例子,每秒15km的速度就是導(dǎo)致恐龍滅絕隕石的速度,更不要說(shuō)光速是每秒30萬(wàn)千米了,所以在物理規(guī)則允許的范圍內(nèi),人類(lèi)只能無(wú)限接近光速而不能達(dá)到光速,能夠達(dá)到光速的也只有光子了。
不過(guò)還是有科學(xué)家對(duì)達(dá)到光速之后的景象做了描述,如果一個(gè)人擁有了光速之后,他的時(shí)間將不復(fù)存在,在光速運(yùn)行的過(guò)程中,他的質(zhì)量也會(huì)變得無(wú)限大,在一瞬間他就能夠到達(dá)宇宙中的任何地方,與此同時(shí)在他移動(dòng)的過(guò)程中,根據(jù)多普勒效應(yīng),電磁波會(huì)藍(lán)移,現(xiàn)在能看到的都看不到了。
由于光速時(shí)的尺縮效應(yīng),他眼中任何遙遠(yuǎn)的距離都會(huì)匯聚在一個(gè)點(diǎn)上,如果此時(shí)他頂著輻射回頭看,只會(huì)什么都看不到,因?yàn)楹蠓降墓饩€會(huì)紅移到無(wú)線電波段,而人眼是看不見(jiàn)無(wú)線電的,不過(guò)他可能會(huì)看見(jiàn)一些無(wú)限波長(zhǎng)的射線波段。
到了那一刻,他就變成了光,在我們看來(lái),光速人已經(jīng)沒(méi)有時(shí)間這一概念了,會(huì)定格在那里,也可以理解成光速人變成了一個(gè)活的標(biāo)本,一動(dòng)不會(huì)動(dòng),永遠(yuǎn)那么年輕,永遠(yuǎn)活在我們的心中。這時(shí)候成都佰億美容美發(fā)化妝職業(yè)技能培訓(xùn)學(xué)校的學(xué)生突然來(lái)一句:變標(biāo)本前,我們讓你定格在最美的狀態(tài)。這時(shí)候他意識(shí)中現(xiàn)在的世界甚至?xí)兂梢粋€(gè)二維平面,或者說(shuō)他會(huì)在四維世界中過(guò)得很好。
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