最近，NASA發(fā)現(xiàn)了一個據(jù)說跟地球高度相似的星球——開普勒452b。它距離地球1400光年，也就是說，
如果現(xiàn)在我們發(fā)射一束光到這個開普勒上去，如果開普勒上頭有人的話，他1400年后才能收到。光年嘛，光跑一年的距離就是光年，1400光年當(dāng)然光就要跑1400年。
但是這里有一個大問題：地球人和開普勒人是覺得跑了1400年，可是你考慮過光的感受么？
如果光子上頭坐個人（這當(dāng)然不可能，下面會解釋），這個人從地球出發(fā)，到抵達開普勒，是活活老了
1400歲么？
不是。
對于光子上頭坐的這個人來說，這一切就是一瞬間！根本不花任何時間！
這個聽起來有點古怪。咱們換個說法，如果我們在2016年用0.999999倍光速發(fā)射一個飛行器（這在實踐上其實也是不太可能的），那么開普勒星的人會在1400年零幾小時的時間后收到這個飛行器。可是，對于飛行器里的人來說，他自己覺得飛了多久?可不是1400年，如果不考慮加速減速的時間，那就是差不多兩年的時間。
這個很多人會覺得胡說八道。1400光年就是光跑1400光年的距離，怎么你跑兩年就到了？！怎么光一瞬間就到了？那么這個飛行器豈不是超光速了？
飛行器當(dāng)然沒有超光速。你站在地球上觀測的時候，它確實飛了1400年。但飛行器里的人呢？他們自己的感覺確實只跑了兩年就到了。而他們?nèi)绻诠庾幽X袋上，一瞬間就到了。
這是為什么？
因為在飛行器里的人看來，開普勒和地球之間的距離縮短了。它根本不是1400光年，而是差不多兩光年。而在光子眼里，開普勒的地球之間根本就沒有距離。事實上，如果你坐在光子腦袋上，那面前的宇宙差不多就被壓縮成了一個沒有厚度的薄紙一樣的東西，不，甚至不能說是薄紙，嚴(yán)格來說根本消失不見了。
這聽上去很怪誕。但其實是狹義相對論的基本入門的概念，也是科幻小說里常用的梗。如果你喜歡讀科幻小說的話，你會經(jīng)常碰見這個概念：湯姆船長駕駛宇宙光輝號飛達10光年外的杰瑞星，時間債為XX年。這個時間債是啥意思？就是我上頭說的這個概念。你用兩年飛到了1400光年外的開普勒星，到地方了發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)赝林狭?400歲，你就欠了1398年的時間債。
我原來以為這個概念是大家都清楚的，因為它太常見了。但昨天我才發(fā)現(xiàn)很多人不理解，而且越不理解越生氣：“光年！請搞清楚什么是光年！你懂不懂什么是光年！”
我當(dāng)然知道什么是光年。
我解釋一下這是怎么回事。跟我來，come on。
這里主要牽涉到狹義相對論。廣義相對論確實比較復(fù)雜，牽涉到了引力場和時空曲率，解釋起來頗不容易。但狹義相對論其實比較簡單，后來物理史家都馬后炮說：“哎呀，狹義相對論就是這么個東西??？這也沒什么啊。就算沒有愛因斯坦，過兩三年肯定也會有人發(fā)現(xiàn)這個的。但是廣義相對論就不同了，沒有愛因斯坦的話，可能幾十年后也不一定能有人想得到?！?br>
他們說的對不對？
可能是對的。因為狹義相對論的核心非常簡單，最重要的就是一條：光速不變。只要知道了光速不變，通過一些不太復(fù)雜的推導(dǎo)，就能得出很多顛覆性的結(jié)論。而在愛因斯坦提出相對論之前，物理學(xué)家已經(jīng)知道了光速不變了。所以有可能，狹義相對論可能已經(jīng)是個熟透的果子，早晚要掉下來，有愛因斯坦沒愛因斯坦無礙大局。但是廣義相對論是個真正的個人性的天才創(chuàng)造。
我說這么多，其實主要就是想說一點：狹義相對論不復(fù)雜，比廣義相對論好理解得多。
它的核心就是光速不變。不論光是從任何運動物體發(fā)出來的，你測到的都是30萬公里每秒。
但是這里有問題。
我以0.5倍光速 朝你跑，然后朝你發(fā)出一束光。我覺得這束光的速度是光速。你覺得這束光也是光速。
這個事情說起來簡單，但其實是很古怪的一件事。
你仔細想想，如果你攥著一個手電筒坐在光子上，望前發(fā)出一束光。你是光速，在你眼里手電筒的光也是光速，你眼瞅著手電筒里的光呼呼往前猛跑。一秒鐘后它就跑到你三十萬公里前頭了。但是在地上的人看來，你是光速，你手電筒里的光越是光速，你們倆沒有相對速度，這個手電筒的光還是在跟你貼一起，根本沒跑到你前頭去！
那這個手電筒的光到底在哪兒？
首先要記住一個詞兒：尺縮。
什么叫尺縮?一個飛毯躺地下的時候長一米，以0.9倍光速的飛的時候，地面上的你就會覺得它在空中變成了四十多厘米。這就是尺縮效用。它的推導(dǎo)牽涉到洛倫茲變換，這里不仔細說了，你可以把它當(dāng)成理解狹義相對論的一個最基本最簡單的鑰匙。
想象一下，未來人類在背景和開普勒星球之間造了一座六車道的高速收費京開天橋，在制造商眼里看，這個天橋當(dāng)然是長1400光年。如果一光年的距離設(shè)一個收費站，一個收費站收一個億，那么正好，從橋這頭進去的是馬云，從橋那頭出來的是要飯的。搭配的非常合理。
這沒什么問題。
但是，如果馬云坐的是一個未來型超級豪華加強宇宙無敵法拉利，速度高達0.999999倍光速。那么他的眼里，這個橋就縮短了，只有差不多兩光年長了。他就會覺得收費站設(shè)的未免太密了點。
在收費員眼里看，法拉奇的速度是0.999999倍光速，車燈是一倍光速。縮了多少？這就牽涉到洛倫茲變換，這里就不列公式了，籠統(tǒng)來說呢，就是速度越快，縮得越厲害，單
這個速小不是線性的啊，要更復(fù)雜一些。等到達到光速的時候，這個距離就縮到了零。速度越快的東西，在你眼里越扁，如果它的速度到了光速，它的厚度就成零了。
這樣，前頭說的手電筒的問題就好解釋了
手電筒的光到底在哪兒？
在光子上頭的那個人眼里，一秒鐘后手電筒的光射到了30萬公里的地方。在地球人看來，這三十萬公里
發(fā)生了尺縮，縮成了零。所以光一直貼在那個人身邊。
這樣很容易有一個推論：光子沒有大小。原子、電子都尺寸，光子只有波長，沒有尺寸。
下面說時間。
距離等于速度乘以時間。
光速把速度鎖死了，距離變了， 尺縮了，時間當(dāng)然就會變。這就是所謂鐘慢效應(yīng)，鐘慢效應(yīng)和尺縮效應(yīng)
其實是兩面一體。
你的眼里橋是1400光年。馬云眼里橋是差不多兩光年、馬云出發(fā)的時候是2015年，到了開普勒星的時候，當(dāng)?shù)赝林藭J為是3415年。馬云則會認為是2017年。
這就是相對論里的時間相對性。沒有哪個人的時間是對的，或者說是錯的。時間就是不一樣。
但是仔細想想，這里頭有問題。
這個問題就是速度是相對的。收費員覺得馬云以0.999999倍光速往前跑，可馬云也覺得收費員以0.999999倍光速往后跑?。∵@個在相對論還是成立的。那馬云覺得收費員的橋縮，收費員還覺得馬云的車縮呢。有點亂，是吧？
再想想，如果馬云的車巨長，長達1400光年，那會發(fā)生什么情況？
請問馬云車頭到開普勒星的時候，車屁股在哪兒?
馬云認為橋長兩光年，自己的法拉利長1400光年，車屁股當(dāng)然在橋外頭1398光年外呢。
收費員認為法拉奇長2光年，橋長1400光年，車屁股當(dāng)然在橋上，距離開普勒星兩光年。
誰對？
誰都對。
關(guān)鍵問題在于，從馬云開車后發(fā)生過三個事件，
起始處：馬云剛開動車的時候車屁股在橋外1400光年處，車頭剛上橋
然后：
1：馬云的車屁股距離天橋1398光年
2：馬云的車屁股到了開普勒星星兩光年處
3：馬云的車頭到了開普勒星
在馬云看來，1,3同時發(fā)生。
在收費員看來，2,3同時發(fā)生、
他們兩個的觀點都是對的。他們兩個的時間線不一樣，但是談不上對錯。沒有誰的觀察比另一個人更靠譜。3到底和誰同時發(fā)生?1......也可能是2。取決于你站在誰的參照系上看。
這就出來了時間的相對性。
是不是覺得有點想通了又有點迷糊啊？
再想一個問題, 時間的問題。
馬云老得快，還是收費員老得快?
你會說當(dāng)然是收費員。馬云兩年到了開普勒星，那個時候收費員都1400多歲了。
但是換個角度想呢？
公元2015年，馬云的車頭開過了第一個收費員張三的位置。馬云認為自己的車身是1400光年，收費員以0.999999倍光速后退，當(dāng)時是公元3415年的時候，車屁股才掠過了第一個收費站。那個時候，馬云早就一千多歲了。
但是站在收費員的角度看，馬云的車身子只有兩光年，車速則是0.999999倍光速。馬云的車屁股開過收費站的時候，是2017年，張三才老了兩歲。
咦？
車頭到達開普勒星球的時候，馬云老了兩歲，張三1400度歲？
車屁股掠過第一個收費站的時候，馬云1400多歲，張三老了兩歲？
到底誰老得快？
答案是：沒法比較。
兩個有相對速度的系統(tǒng)，時間沒法比較，這個比較沒有意義。
從馬云的角度看，時間線一點問題都沒有：2015年上路，2017年到達星球，3415年，車屁股過第一個收費站。
從張三的角度看，時間線也沒有問題：2015年馬云上路，2017年，車屁股過第一個收費站，3415年馬云達到開普勒星球。
兩個時間線都沒有問題，那怎么對一對，回到同一個時間線里呢？只有一個辦法：改變速度。
把速度同一下來，大家都在同一個時間線里，看看誰老。
問題是：誰改變速度？
如果是馬云減速停下來，那么無疑他會看到一個一千多歲的老收費員。
單如果馬云是宇宙大神，念動真言，讓地球、開普勒、售票員一起忽然加速，跟上自己的法拉利，那么年輕的售票員將會看到一個一千多歲的馬云。
為什么?
這個可以用廣義相對論解釋一下。按照廣義相對論，加速度等同于引力。引力場周圍會引發(fā)時空扭曲，導(dǎo)致時間流動速度跟外面不一樣。大家都看過《星際穿越》，里頭有一個在黑洞周圍的行星，主人公在上面呆幾個小時，地球上的閨女就比自己還老了。同樣，如果馬云減速度（減速度跟加速度本質(zhì)上一樣，都是改變速度），就等于給自己制造了一個強大的引力場，同樣會扭曲周圍的時空，導(dǎo)致自己下車的時候看到一個一千多歲的老收費員。
同樣，收費員如果加速趕上，也一樣會扭曲時空，導(dǎo)致自己碰到一個老馬云。
著名的雙生子佯謬就是這個道理。
兩個雙胞胎，一個坐飛船走了，一個留在地球，誰老的快？
誰老的都不快。因為速度不同，完全無法比較年齡。
只有等坐飛船哥哥的減速回來，才會發(fā)現(xiàn)弟弟老了。
如果弟弟坐飛船趕上哥哥，那他卻會發(fā)現(xiàn)哥哥老了。
看見沒?問題就在誰改變速度上。
都不改變速度的話，兩個人速度不同，時間就完全無法比較。
最后再補充一點：你不能以光速飛行，就像前頭說的，站在光子上頭打手電筒？答案是：不能。任何有靜止質(zhì)量的物質(zhì)都不能達到光速。因為那個時候你的運動質(zhì)量和能量都將是無窮大，整個宇宙都裝不下你。為什么光子可以？因為光子沒有靜止質(zhì)量。
大致是不是明白了點了？如果覺得還是完全不理解，那你還得找?guī)妆緯?。如果覺得清楚了點，打賞吧！
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