为什么说,光锥之内就是命运?
每秒30万公里的光速,是宇宙中信息传递速度的上限,也是因果律成立的必要条件之一,如果超过光速,那么就能打破因果律,最直观的例子,就是超光速飞船可以在它出发之前就回到起点,打破了时间的连续性。
但是爱因斯坦的相对论证明了,光速是不变且不可被超越的,两束光的相对速度仍然是光速,而不是2倍光速,有质量的物体在接近光速的时候,自身质量会膨胀成无限大,而宇宙中不存在无限大的能量,所以达到光速或者超光速也是不可能的。
其实在100多年前,人类对光速的认知还很浅薄,当时许多物理学家认为宇宙中存在一种被称为以太的东西,可以作为光在空间中传播的介质,由于地球以每秒30km的速度绕太阳运动,如果以太存在的话,那么光在顺风中的速度与在逆风中的速度,就会有30km每秒的理论差值。
1887年,物理学家迈克尔逊和莫雷设计了一个可以测量光速差值的精密实验,然而实验的结果却表明,无论是在哪个方向上,光的传播速度都是恒定不变的,同样都是每秒30万公里,并没有什么在以太中运动的痕迹。
过了几十年后,爱因斯坦以光速不变且不可被超越为假设,重新推导了一遍物理定律,最终创立了狭义相对论,里面的时间膨胀和质能方程,都离不开光速,再之后的广义相对论,更是把引力也纳入了框架中,取代了牛顿的万有引力定律,成了人类文明认识宇宙的新工具,黑洞,引力透镜,引力波,都是广义相对论的预言。
在光速不可被超越的情况下,我们看到的一切其实都不是实时影像,而是光子带来的历史影像,比如太阳距离地球1.5亿公里,除以每秒30万公里的光速后,我们看到的其实一直是8分20秒之前的太阳。
假设现在在6500万光年外的地方,有一个外星文明正用一台超级望远镜观察地球,那么从理论上来说,他看到的就不是此刻的地球景象,而是6500万年前处于水深火热的恐龙时代,同样的道理,我们现在用望远镜看到的仙女座星系,其实是254万年前的仙女座。
不论是哈勃望远镜还是韦伯望远镜,它们看得越远,其实距离现在就越古老,理论上来说我们甚至能看到宇宙大爆炸早期的第一缕光,但这也意味着我们永远看不到宇宙的实时状态。
在可观测宇宙直径长达930亿光年的情况下,所有的文明或许都会因此而在浩瀚无垠的时空中相互错过,光速不仅隔离了过去和现在,也隔离了宇宙中的智慧文明,所以迄今为止我们都没发现外星人的存在。
然而从另外一个角度来说,如果宇宙就像三体所描述的那样,是一个充满危险的黑暗森林,光速的限制可能是对类似人类这种年轻文明的保护,也许正是宇宙的空旷和光速的缓慢,才让地球生命有了足够长的发展时间,最终诞生了我们。
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