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相對(duì)論:速度越快時(shí)間越慢,無限接近光速飛行就能長(zhǎng)生不老嗎?

先說答案:無論你速度有多快,在你眼里,你都不會(huì)長(zhǎng)生不好,與在地球上的感覺并沒有任何差別。

下面解釋為什么。

速度越快時(shí)間就越慢,其實(shí)就是愛因斯坦狹義相對(duì)論中的時(shí)間膨脹原理(鐘慢效應(yīng)),但這個(gè)時(shí)間膨脹原理有幾個(gè)問題需要弄明白:

首先,無論在任何地方,任何運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下,你感受到的時(shí)間流速速度都不會(huì)改變,這就是你的本征時(shí)間。

每個(gè)人都有自己的本征時(shí)間,也就是感受到的自己時(shí)間的流逝速度。這種本征時(shí)間在每個(gè)人看來都是一樣的。

這說明,無論你在宇宙中任何位置,如果把你關(guān)在密閉的空間內(nèi),你根本不能通過時(shí)間流速濕度分辨出自己是在地球還是在宇宙中其他位置。

但是,一旦你觀察了別人的本征時(shí)間,你可能就會(huì)感受到時(shí)間流逝速度的差異了,這也說明時(shí)間是相對(duì)的。

比如說,在亞光速飛船上觀察地球,你會(huì)發(fā)現(xiàn)地球時(shí)間流逝變快了。或者說在黑洞附近觀察地球,也同樣會(huì)有同樣的發(fā)現(xiàn)。

說白了,時(shí)間的變快或者變慢總是在對(duì)方,自己的時(shí)間感受總是不變的。也就是說,在你的主觀感受里,你該活多久還是活多久,你不會(huì)感受到自己的新陳代謝速度有任何改變,當(dāng)然不會(huì)長(zhǎng)生不老。

上面的陳述中,“相對(duì)性”很重要,該如何理解時(shí)間(空間也是一樣,時(shí)間和空間是一體的)的這種相對(duì)性呢?

這種相對(duì)性,其實(shí)體現(xiàn)了光與其他物體的本質(zhì)不同。下面來舉例說明光與其他物體有何不同。

假設(shè)你在一輛勻速行駛的公交車上拍籃球,籃球彈起高度1米,彈起再落下總共花費(fèi)1秒時(shí)間。也就是說,籃球在一秒時(shí)間里運(yùn)動(dòng)了2米。

但是對(duì)于靜止在地面上的我來講,籃球運(yùn)動(dòng)的距離顯然不是兩米,肯定比兩米要長(zhǎng)(具體多長(zhǎng)要看公交車速度),但上下運(yùn)動(dòng)一個(gè)來回用時(shí)仍舊是一秒。

這說明,在一秒的時(shí)間里,在我看來籃球運(yùn)動(dòng)的距離更遠(yuǎn)。時(shí)間不變,距離變長(zhǎng)了,速度等于距離除以時(shí)間,也就是籃球運(yùn)動(dòng)的速度變快了!(注意我加粗的這句話,很重要,要與光速對(duì)比)

下面進(jìn)行思想實(shí)驗(yàn),把上面的籃球換成光子,也就是所謂的光子鐘。

你乘坐一艘飛船,光子鐘放在一艘高速飛行的飛船上,光子在光子鐘里就像籃球那樣上下來回運(yùn)動(dòng)。

同樣地,你會(huì)看到光子上下運(yùn)動(dòng),而地球上的我會(huì)看到光子斜線運(yùn)動(dòng)。同樣的時(shí)間里,我會(huì)看到光子運(yùn)動(dòng)的距離更長(zhǎng)。

到這里,一切正常。

最大的不同在于,光子與籃球有個(gè)本質(zhì)的不同:光速是恒定不變的,而籃球的速度是可變的。

光速在任何參照系任何運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下都保持恒定,都是30萬公里每秒。這就是光速不變?cè)?。這個(gè)原理是狹義相對(duì)論的基本前提之一,也是一種假設(shè)(假設(shè)的原理我們?yōu)楹芜€要接受?科學(xué)理論的本質(zhì)其實(shí)就是假設(shè),然后驗(yàn)證。以后文章會(huì)詳述)。

麥克斯韋方程組也推導(dǎo)了光速只與真空的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率有關(guān),與參照系無關(guān),因?yàn)楣街胁]有出現(xiàn)任何參照系。下面公式中的分母部分分別是介電常數(shù)和磁導(dǎo)率:

這時(shí)候再回過頭來看上面我加粗的那句話:也就是籃球運(yùn)動(dòng)的速度變快了!由于光速不變?cè)淼拇嬖冢谖已劾锕馑俨粫?huì)像籃球那樣發(fā)生改變,仍舊是光速本身。

你很容易就會(huì)發(fā)現(xiàn)結(jié)果會(huì)有很大不同:光子速度沒變,但距離變長(zhǎng)了,這意味著光子行走的時(shí)間變長(zhǎng)了!

也就是說,飛船上的你看到光子上下運(yùn)動(dòng)一次花費(fèi)一秒,在我眼里會(huì)花費(fèi)更長(zhǎng)時(shí)間。這就是時(shí)間膨脹(鐘慢效應(yīng))。

與時(shí)間膨脹相輔相成的還有尺縮效應(yīng),兩者是同步的,是一體的,因?yàn)闀r(shí)間和空間是不可分割的。

現(xiàn)在你應(yīng)該明白了,無論你如何運(yùn)動(dòng),在你自己的感受里,時(shí)間的流逝都不會(huì)有任何變化,只有相對(duì)其他的參照系,才能感受到時(shí)間膨脹。

這也是為什么雙生子佯謬?yán)?,哥哥乘坐亞光速飛船飛行一段時(shí)間之后,再返回地球,發(fā)現(xiàn)自己的弟弟變老了,而自己仍然很年輕。

除了速度,引力同樣可以引起時(shí)間膨脹效應(yīng),這體現(xiàn)在廣義相對(duì)論里,以后會(huì)在后面的文章里詳述。

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