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一光年就是光飛行一年的距離,光:我一瞬間就可飛行一光年!

2024-04-12科學

光年,並不是字面上看起來的時間單位,而是指的距離,也就是光在一年時間裏飛行的距離。大約等於9.46萬億千米,多用於描述浩瀚宇宙天體之間的距離。

光年是人為的定義,也就是說,站在人類角度(以人類或者地球)為參照系,光飛行一年的距離就是一光年。

但我們都知道愛因斯坦狹義相對論中有「鐘慢效應」(時間膨脹效應),速度越快,時間就越慢。

這意味著,達到光速飛行,時間就會停止。

那麽對於光子自身來講,它的時間是不是就停止了呢?也就是說,光本身就沒有時間概念?

沒錯,確實是這樣,狹義相對論是建立在四維時空基礎上的理論。在四維時空裏,時間和空間是不可分割的有機整體。任何物體的速度越快,時間流逝速度就越慢。

狹義相對論的「鐘慢效應」對我們的傳統時間認知沖擊很大,甚至完全顛覆了我們的傳統認知。

我們通常認為,時間是永恒不變的,每個人的時間流逝速度都是一樣的,但狹義相對論卻告訴我們,時間空間都是相對的,這種相對性與速度有關,也就意味著與不同的參照系有關,這就是「相對」的想要表達的意思。

對於光子來說,它以光速飛行,所以它本身的時間是停止的,也就是說,光子可以瞬間跨越任意浩瀚星際距離,哪怕是宇宙的邊緣,光子也可以瞬間到達。

有人可能會問:你這不是矛盾嗎?剛才你不是說「光飛行一年的距離是一光年」嗎?怎麽回過頭來又說「光無論飛行多遠都是瞬間到達呢?」

兩者並不矛盾。前者是以人類的視角(人類自身為參照系)來測量的,也就是說,我們去觀察一束光,飛行一年的距離為一光年。

但是在光子眼裏(假設光子有意識),根本不需要任何時間,一瞬間就可以飛行一光年的距離。

參照系的不同,會造成完全不同的兩種結果。很多人之所以認為相對論很玄乎,甚至不願意相信相對論,基本上都是因為沒有弄清楚參照系的選擇問題,迷失了自我。

狹義相對論中除了時間膨脹(鐘慢效應),還有尺縮效應。兩者是等價的,因為時間和空間本來就是不可分割的,時間和空間不能單獨存在。

還用光來舉例子。光可以瞬間跨越任何浩瀚的距離。同時,對於光來說,如果它有意識,在它飛行的一瞬間,任何浩瀚宇宙都好像就在眼前一樣觸手可及,哪怕是宇宙的邊緣,也是近在眼前,這就是尺縮效應。

狹義相對論的時間膨脹效應和尺縮效應在我們日常生活中真實存在,科學家很早就驗證了尺縮效應的存在,科學家將兩台銫原子鐘分別放在兩架飛機上,飛行一段時間後,與地面上的原子鐘對比,會發現飛機上的原子鐘比地面上的時間要慢。

同時,在我們日常生活中,時間膨脹(鐘慢效應)的套用也處處可見。我們生活中離不開的導航系統就是時間膨脹的直接體現。科學家必須提前對天上衛星的時間進行調整,讓其和地面時間保持一致,因為由於衛星的速度相對很快,如果不調整會造成兩個時間發生錯亂,導航也就徹底崩潰了,有可能把你導航到陰溝裏去。當然除了速度導致的時間膨脹,還需要考慮到重力對時間的影響,這就牽扯到廣義相對論,這裏不再詳述了。