:光走一年是一光年吗?光子:你低估我的速度了,只需一瞬间


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光子一生就是个悲剧 , 也可以说它并没有一生 , 而只是发生两个瞬间 , 生的瞬间和死的瞬间!光年只是在我们看来的 , 对于光子来说宇宙并非三维空间 , 它的行进路线并非是一条线 , 而是一个点 , 所以它的世界相当于少一维 , 为二维宇宙!下面我们从人的视角一点点过渡到光子视角 , 从而感受一下光子悲剧的一生!
图:光速的定义 , 在真空中传播为299792458米/秒
速度时间膨胀
作为地球上的人类 , 地球自转一圈是我们的24小时 , 地球公转一圈是我们的一年四季 。 我们的时钟走过一秒钟 , 对于我们来说就是一秒钟 。 原本理所应当的事情 , 一条光速不变的观测事实被发现后 , 我们的世界发生了翻天覆地的变化 。
图:如果我们把一个光子当作钟摆 , 在两面镜子上来回反射 , 假设光子撞击反射镜会发出“嘀嗒、嘀嗒”的声音 。
图:当地球上的人 , 带着一个光钟上了快速的飞船 , 对于地球上的观察者来说 , 光钟的路线由上下摆动 , 变成了斜线摆动 。
由于光速不变 , 飞船上光钟斜线的运行轨迹要大于光钟上下来回摆动的运动轨迹 。
图:可见如果(左侧)地球上光钟的频率是“嘀---嗒 , 嘀---嗒” , 那么(右侧)飞船上的光钟则是“嘀------嗒” , “嘀------嗒” 。
当地球上光钟走过2秒 , 飞船上的光钟才走过1秒 。 如果飞船的速度再快一点 , 飞船上光钟斜线的倾斜角就会越小 , 从而导致 , 光子到达反光镜的路线更长 , 于是我们就会得到“嘀------------嗒” , 也就是说飞船速度越快 , 嘀嗒的间隔就会越大 , 飞船上的钟就会走的越慢!我们可以得出一个震惊的结论“速度时间膨胀” , 速度越快时间膨胀得越快!这就是爱因斯坦要告诉我们的“时间是相对的” 。
图:反常识的时间膨胀得到反常识的年龄
这个结论比较反常识 , 这是因为在我们的传统世界观中 , 人类所涉及到的速度与光速相比起来实在太小儿科了 , 就算是我们的超音速飞机也只能达到0.0001%光速 , 你看道路上的汽车 , 博尔特的速度 , 高铁都远远无法产生时间膨胀的显著效果 , 所以三维宇宙中的时间对于人类来说都是一致的 , 并没有明显的相对性时间差 。
接近光速的飞船
如果飞船以恒定的加速度加速 , 那么它的速度会越来越快 , 随着他不断的接近光速 , 飞船人相对于地球 , 时间流速也会越来越慢 , 直至无限接近于静止的状态 。
图:地球上的光钟与飞船上的光钟速度分解
假设飞船可以达到光速 , 那么飞船上光钟中的光子横向上的分速度则为光速 , 竖直方向上的分速度则为0 , 那么这个光钟从地面反射镜出发时发出“嘀”之后 , 再也会运行到顶面的反射镜 , 则无法发出“嗒” , 由此可以得出飞船的时间静止了 。 不过 , 飞船并无法加速到光速 , 但我们可以使飞船无限接近于光速 。


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