若一个人以光速飞行一分钟再回到地球,他还能见到家人吗?

摘要:从古至今,人类都在不断的提升自己的速度,从步行到马车,再到汽车、飞机,人类的交通工具发生了巨大的变化,随着人类交通工具的发展,人类对世界的了解也越来越多,人类依靠火箭已经能够走出地球探索宇宙,这说明人类科技发展的速度很快,现在人类用于发射人造地球卫星的火箭,速

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从古至今,人类都在不断的提升自己的速度,从步行到马车,再到汽车、飞机,人类的交通工具发生了巨大的变化,随着人类交通工具的发展,人类对世界的了解也越来越多,人类依靠火箭已经能够走出地球探索宇宙,这说明人类科技发展的速度很快,现在人类用于发射人造地球卫星的火箭,速度一般至少要达到第一宇宙速度,大约是每秒7.9千米,这样才能够克服地球引力将卫星送入轨道,而如果要让火箭脱离地球引力的摆脱,飞行太阳系中的其它星球,需要达到第二宇宙速度,大约是每秒11.2千米,目前人类发射的最快探测器是帕克太阳探测器。帕克太阳探测器最快的速度能够达到每秒180公里,这个速度已经非常快了。不过即便如此,它想要飞出太阳系也是不可能的。

而且按照现在飞行器的速度,想要达到光速是根本做不到的,光速大约是每秒299792.458千米,火箭依靠燃料燃烧产生反作用推进,即使利用最先进的推进技术,其速度依然和光速要相差很多,而且根据爱因斯坦的相对论,物体速度越快,质量就会变得越大,加速所需要的能量会无限接近于无穷大,这是目前火箭技术难以克服的障碍。如果说人类的飞船速度能够达到光速,那么将会有质的飞越,若是一个人能够以光速飞行一分钟,然后在回到地球,他还能够看到家人吗?想要解开这个奥秘,我们必须对时间有一定的认识。对于我们来说,时间有两种,一种是主观时间,一种是客观时间,主观时间是我们个人感受到的时间流逝的速度,它受到我们的心理状态、情绪、环境等因素的影响。

比如,当我们快乐或兴奋时,时间似乎过得很快;当我们无聊或痛苦时,时间似乎过得很慢。客观时间则是物理学中使用的时间,它是一种可以被测量和记录的物理量,它不受任何主观因素的影响。比如,我们可以用钟表来测量客观时间,它总是以相同的速度前进。那么在物理学中使用的客观事件是如何定义的呢?最简单的定义就是:时间是事件发生的顺序和间隔,也就是说,我们可以用事件来标记事件,不过在物理学上,时间并不是一个固定不变的东西,著名的物理学家牛顿就曾经对时间做出过解释,他认为时间是一个绝对的、均匀的、独立的存在,简单来说就是,在牛顿力学中,时间对于所有的人和物体都是一样的,不管它们在哪里,在什么状态下都是一样的。

在牛顿力学中,如果你在地球上用一个钟表测量一小时,那么在月球上用另一个钟表测量一小时,结果应该是一样的;如果你在静止状态下用一个钟表测量一小时,那么在高速运动状态下用另一个钟表测量一小时,结果也应该是一样的。牛顿的时间观点和我们日常生活中的时间观点是一样的,我们每一个人都认为,大家的时间是一致的,无论你是贫穷还是富贵,我们所流逝的时间都相同,这也是唯一公平的一点。就在所有人都认为时间是一成不变的时候,爱因斯坦对时间有了不一样的看法,他曾经说过一句话:时间是人类的错觉,因为在宇宙中时间并不存在。在爱因斯坦的相对论中,时间和空间是紧密相连的,它们共同构成了一个四维的时空连续体。

这个观点的重大意义在于,它使得我们不再将时间和空间看作是绝对的存在,而是将它们看作是依赖于观察者的运动状态和引力场的影响,在相对论中,不同的观察者处于不同的运动状态,比如说地球上的观测者和太阳上的观察者,它们对于时间的感知是不同的,这种差异主要是由爱因斯坦提出著名的光速不变原理所导致的,这个原理指出,无论光源和观测者的运动状态如何,光在真空中的传播速度都是恒定的,这个原理的后果是时间和空间不再是绝对的概念,而是取决于观察者的运动状态。我们平时所认为的时间和空间,都是基于我们日常的经验和直觉,我们认为时间是均匀流逝的,空间是固定不变的。但是当物体运动速度接近光速的时候,这些直觉就不成立了。

爱因斯坦发现,不同运动状态下的观测者,会对用一个事件的发生的时间和地点有不同的判断,这就是所谓的时间延缓和长度收缩,时间延缓指的是,运动会使得时间变慢,长度收缩指的是,运动会使长度变短,这些现象都是基于一个重要的假设,那就是光速不变原理。光速不变原理指得是:在任何参考系当中,光在真空中的传播速度都是一样的,大约都是每秒30万公里,这就意味着无论你是静止的还是运动的,看到的光速都是一样快的。为了证明这个理论,科学家们还专门做了实验,当时科学家设计出了一个非常特殊的钟表,这个钟表就是原子钟,原子钟的时间非常准确。在2000万年的时间内误差只有一秒钟。

在1971年的时候,科学家利用原子钟证明了钟慢效应,实验过程是这样的:科学家将四台原子钟分别放在两个飞机上,然后在地面上也放上一台原子钟作为参照物,其实这个实验能够计算出两个钟慢效应,一个是速度钟慢效应,另一个是引力钟慢效应。在实验中,飞机是分两次飞行的,一次向东、一次向西,向东飞行的飞机,由于顺着地球自转的方向,所以相对于地面的速度就是飞机本身的速度加上地球自转的速度,而向西飞行的飞机就是飞机自身的速度减去地球自转的速度,最终得出,向东飞行的飞机,原子钟时间比地面原子钟慢了59纳秒。而向西飞行的原子钟比地面上的原子钟快了273纳秒,这个实验告诉了我们,时间会随着速度的快慢而改变,这也证明了爱因斯坦的理论是对的。

狭义相对论只适用于没有重力作用的情况下,但是在现实世界中,重力无处不在,爱因斯坦认为,重力并不是一种力,而是一种时空弯曲的表象,时空是一个由时间和空间组成的四维结构,我们可以把它们想象成一个有弹性的薄膜,每一个天体都依附在这张薄膜上面,天体会对时空产生一种叫做引力场的影响,而重力就会影响时间的流逝,因为时空是一个整体,如果空间被弯曲了,那么时间也会被弯曲,这就意味着,在不同的引力场中,时间的流逝速度也是不一样的,在强引力场中,时间的流逝就会变得很慢,在弱引力场中,时间的流逝就会变得快。比如说时间在经过黑洞附近的时候,会变得很慢。我们了解爱因斯坦的时间观点以后,就能够解决之前我们提到的问题。

当一个人以光速离开地球后,他所流逝的时间和地球上流逝的时间是完全不同的,在飞船上,时间的流逝会变得很慢,按照时间膨胀的效应,乘坐光速飞船飞行1分钟,和地球上的1分钟有着天差地别,根据时间膨胀效应公式得出,当飞船的飞行速度达到光速的0.5倍时,时间膨胀效应为慢1.15倍,当速度达到光速的0.9倍时,时间膨胀效应为慢2.29倍,当速度达到光速的0.99倍时,时间膨胀效应为慢7倍,当速度达到光速的0.9999倍时,时间膨胀效应为慢70倍,当速度达到光速的0.999999999时,时间膨胀的效应为慢707万倍。简单来说就是,在飞船上面的那个人,他的时间几乎是静止的,但是在地球上的人,还是按照原来的时间流逝进行,如果飞船上的人按照百分之99.99倍的光速来飞行。

那么他们之间的时间将会相差几百年甚至更久的时间,等他回到地球之后,他的家人早就已经不在了,而且这还不是最大倍数的光速,如果无线接近光速,那么飞船上的人时间流逝会变得越来越慢,一分钟可能就是地球上面几万年甚至更长的时间,所以时间对于不同参考系的人来说,也是不同的,对于我们现在来说,时间基本上都是一致的,因为我们都生活在地球上,但是如果未来,人类的科技不断强大,或许科学家能够发明出接近光速的飞船,到时候我们的时间也会发生差别。看到这里,可能有一些朋友会产生一个问题,就是如果我们能够超越光速会发生什么?从物理规则来说,任何有质量的物体它的飞行速度都不可能达到光速或者超越光速。从能量角度来看,当物体速度接近光速时,它的质量会趋近于无穷大。

根据质能公式,让质量无穷大的物体继续加速就需要无穷多的能量,而在现实世界中,无法提供无穷多的能量来推动物体超越光速。从时空的相对性来讲,光速是时空结构的一种内在限制。在相对论的时空观里,时间和空间相互关联构成四维时空。当物体速度增加时,时间会变慢、空间会收缩。当达到光速时,这种时空的变化达到极限,一旦超越光速,就会出现违背因果关系等不符合现有物理规则的情况。例如,可能会出现结果先于原因发生的现象。比如说祖父悖论,这是一个关于时间旅行的悖论。如果时间能够被超越,那么一个人回到过去,在自己父亲出生之前,杀死自己的祖父,这就会产生一系列的矛盾。因为祖父死了,父亲就不会出生,自己也不会出生。

在这种情况下,这个人是如何杀死自己祖父的?在科学界这个悖论一直都无法解释,想要解释这个悖论,除非利用平行宇宙的观点,平行宇宙认为,在我们的宇宙之外还存在很多和我们类似的宇宙,这些宇宙可能是我们的宇宙衍生出来的平行宇宙,而我们的宇宙也可能是由其它平行宇宙衍生出来的,平行宇宙的出现就是解决时间旅行的问题,比如说当你回到过去以后,在杀死祖父的一瞬间,你所在时空就会发生变化,这时候新的平行宇宙将会衍生出来,在另一个新的平行宇宙当中,你的祖父确实已经死了,而且也不会出现你的父亲和你,但是在原本的世界中,你是不可能杀死你的祖父,那个时间线依然无法改变,你改变的只是另一个衍生出来的平行世界而已。虽然平行宇宙的说法能够解开这个谜团,但是目前科学家并没有在宇宙中发现平行宇宙。

关于平行宇宙的理论,现在科学家也在积极的研究和探索当中,平行宇宙是不是真实存在?还需要科学家进一步的研究和探索,小编认为,宇宙非常神秘,在宇宙中有很多东西都是我们现在所不能够解释的,时间到底是什么?现在科学家们还在积极的研究,对于我们普通人来说,时间就是一种意识的感知,它是存在于我们每一个人心中的东西,我们可以通过记忆感知过去,通过当下的意识感知现在和期望未来,在日常生活中,时间是一种衡量事件先后顺序的工具,对于我们普通人来说,时间非常重要,但是对于宇宙来说,时间可能真的不存在,小编希望未来随着人类科技的发展,我们能够解开时间更多的奥秘,希望这一天能够早日到来,对此大家有什么想说的吗?

来源:星空承载梦想

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