对于爱因斯坦的狭义相对论,不少人存在误解,或者说总是从字面意思去理解相对论,而没有深入研究狭义相对论的深层思想。

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就比如说狭义相对论中的时间膨胀效应和尺缩效应,也就是速度越快,时间就越慢。理论上分析,如果一艘飞船的速度无限接近光速,飞船的时间就趋于静止了,如果你呆在飞船里,是不是你的时间也静止了呢?

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首先,飞船的速度是不可能达到光速的,爱因斯坦的相对论也早就表明了这点,相对论可以推导出很多公式,其中就有质增公式,物体的质量会随着速度的增加而变大,如果速度达到光速,物体的质量就会达到无穷大,这显然是不可能的,整个宇宙的物体质量总和也达不到无穷大。

那么,假设飞船速度非常接近光速,你的时间真的会非常慢,甚至接近于静止吗?

要分在哪个参照系。对于静止在地面上的我来讲,你的时间确实变慢了很多,具体变慢多少取决于你的速度到底有多接近光速。

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在我眼里,你的一切都是慢动作,就像电影里的慢动作回放那样,平时我们打一个喷嚏可能就需要几秒,但你打一个喷嚏需要几分钟甚至更长时间。

不过飞船里的你并不会觉得自己的时间变慢了,你打喷嚏所需的时间并不会有什么不同,与在地球上是一样的,你会感觉到自己的一切都是正常的,时间并没有变慢,当然也不会因为时间变慢或静止感觉到饿肚子。

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你和我的感觉截然不同,但两者并不矛盾。也就是说你和我都没有错,我们只是站在了不同的参照系去感受一件事,自然会得到不同的结果。

事实上,这也恰恰表明了狭义相对论的一个特点,同时的相对性。你和我处于不同的参照系,对同一件事的观测结果自然是不一样的,对一件事发生的时间间隔和空间间隔肯定是不一样的,因为我们的判断标准都不一样,结果自然不一样。

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其实这也是“双生子佯谬”涉及到的问题。你和我只需要对自己的时间负责,别人的时间与我们无关,对比不同参照系下时间的快慢是没有意义的,只有回到同一参照系下进行对比才有意义。

这也是为什么在双生子佯谬中,弟弟会看到亚光速离开地球的哥哥会变年轻,而反过来亚光速离开地球的哥哥同样会看到呆在地球上的弟弟变年轻,他们都没有错,因为他们是在不同的参照系下观测得出的结果,没有所谓的对错。

而只有哥哥驾驶飞船重新返回地球,两人处于同一参照系,再进行对比才有意义。结果就是哥哥更年轻,弟弟变老了。至于为什么,之前的科普文章有讲,这里不再详述了。

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再往深了说,假设你乘坐的飞船确实超光速了,但在我眼里,飞船的速度并没有超光速。当然,这并不是说飞船没有超光速的能力,即便绝对速度真的超过光速了,但对于我来讲,真的没有超光速。

这并不矛盾,因为这就是光速不变原理的另一种表达形式,无论在任何参照系里观测,任何物体的速度都不可能超过光速。

不仅如此,即便飞船绝对速度超光速了,飞船上发出的光的速度仍旧会是光速,以光速远离那艘飞船,而且,光相对飞船的速度仍旧是光速,而不是“超光速飞行的光超越了那束光”!

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说白了,即便你以光速追赶一束光,也是追不上的。不但追不上,那束光与你的速度差仍旧是光速,不会发生任何改变。这就是光的“霸道行为”,也是光速不变原理,是一个宇宙基本规律,并不是爱因斯坦规定的,只是他做出的假设,也可以认为是公理。

所以,不要在速度上与光相比,那是自讨苦吃。

速度越快时间越慢,只是一种相对效应,需要两个不同的参照系才能体现出来。如果只有一个参照系,无论如何都不可能感受到这种时间膨胀效应的,无论速度快慢,都不会感受到时间有任何变化。

而且,就算是飞船的速度能达到光速,时间也不会静止,而是“时间不存在”了,没有时间了。当飞船达到光速的一瞬间,飞船外面的一切都崩塌了,都不复存在了,时间没有了,空间也没有了,一切都不存在了。

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因为光速飞行的情况下,就无所谓时间了。假设飞船仍旧能够存在,也肯定以非时空的方式存在,具体是怎么存在的,我们无法得知。

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这也是为什么有人会说“光其实并不是四维时空的东西”,这句话是有一定道理的,因为对于光来讲,既没有时间也没有空间,而我们存在的根本就在于时间和空间,就在于四维时空。而光没有时间和空间,自然也就不属于四维时空里的东西。

或许我们可以认为光和光速其实是四维时空通向其他时空的分界线,你认为呢?欢迎讨论!